Im Video-Ökosystem ist es selten, dass konkurrierende Technologien lange friedlich nebeneinander existieren.

Der mittlerweile berüchtigte Videoformatkrieg der späten 1970er und 1980er Jahre verdeutlichte, wie schnell sich die Branche für eine bestimmte Technologie entscheiden konnte und welche verheerenden Folgen dies für die Konkurrenz haben konnte. Nachdem sich die Branche 1975 geschlossen für VHS entschieden hatte, dauerte es weniger als drei Jahre, bis die Technologie Betamax überholte. In einem darauffolgenden Marktwandel zwischen 1999 und 2004 wurden die VHS-Verkäufe zunächst von DVDs überholt und dann schnell deutlich in den Schatten gestellt.

 

Von Beta über VHS bis DVD: Fallstudien darüber, wie sich das Video-Ökosystem plötzlich kippen kann.

Quellen: Business History Review, Nexus Research.

 

Auch die Online-Medien haben ähnliche tiefgreifende Veränderungen erlebt. Im Januar 2010 waren nur 10 % der Online-Videos mit dem H.264-Komprimierungsformat kodiert. Knapp zwei Jahre später war diese Zahl auf 80 % angestiegen (MeFeedia).

 

 

In jedem dieser Ereignishorizonte wich die Marktträgheit einer Medientechnologie, deren Zeit gekommen war. Und im Jahr 2015 nähert sich die Branche ihrem nächsten Wendepunkt.

 In den letzten zehn bis zwölf Jahren hat sich Online-Video zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Unterhaltung, des Lernens und der Unternehmenskommunikation entwickelt. Schätzungen zufolge bestehen bereits mehr als zwei Drittel des weltweiten Internetverkehrs von Endverbrauchern aus Videos ( Cisco ), und große Unternehmen streamen monatlich über 14 Stunden Videomaterial pro Mitarbeiter (Gartner).

 

Video wächst weiter und macht bereits einen dominanten Anteil des gesamten Internetverkehrs aus. Quelle: Cisco

 

In dieser Zeit hat sich die Medienverbreitungstechnologie in vier Phasen weiterentwickelt.

 

Die Entwicklung der Online-Medien-Streaming-Technologie

1. HTTP-Download

Als Videodateien erstmals online geteilt wurden, erfolgte die Verbreitung über das Hypertext Transfer Protocol (HTTP) – denselben Übertragungsmechanismus, der auch für HTML-Seiten, Bilder, Dokumente und andere Arten von webbasierten Inhalten verwendet wird.

Anfangs mussten Videos vollständig heruntergeladen werden, bevor die Wiedergabe beginnen konnte. Dieser Vorgang, „Herunterladen und Abspielen“ genannt, wies einige erhebliche Nachteile auf. Erstens führten die Einwahlgeschwindigkeiten von 28 bis 56 kbit/s fast immer zu langen Wiedergabeverzögerungen. Zweitens gab es keinen Mechanismus, um die gleichzeitige Nutzung durch mehrere Nutzer effizient zu skalieren. Schließlich wurde die begrenzte Bandbreite oft für nicht angesehene Videoabschnitte verschwendet. Klickte ein Nutzer beispielsweise auf ein zehnminütiges Video und sah sich nur die ersten drei Minuten an, wurden die restlichen sieben Minuten unnötigerweise über das Netzwerk heruntergeladen.

Apple ging einige Probleme des HTTP-basierten Video-Downloads an, indem es die Unterstützung für Fast Start , besser bekannt als progressiver HTTP-Download, einführte. Dieser Ansatz platzierte wichtige Metadaten am Anfang der Mediendatei, sodass die Videowiedergabe beginnen konnte, bevor die gesamte Datei heruntergeladen war. Obwohl progressiver Download auch heute noch verwendet wird, wurde er Anfang der 2000er-Jahre weitgehend durch spezielle Protokolle und Server für eine neue Art der Online-Videoübertragung, das Streaming, abgelöst.

 

Progressive HTTP-Downloads verbesserten zwar die Startzeit, litten aber weiterhin unter Bandbreitenverschwendung und begrenzter Skalierbarkeit.

 

2. Benutzerdefinierte Streaming-Protokolle

Im Vergleich zu anderen online geteilten Inhalten sind Videodateien enorm groß. Eine einzige Minute iPhone-Video kann bis zu 80 bis 120 MB Speicherplatz belegen. Auf derselben Speicherkapazität ließen sich 250 bis 350 Word-Dokumente durchschnittlicher Größe speichern (Microsoft).

Diese Eigenschaft erschwerte die Verteilung von Videodateien über bandbreitenbeschränkte Netzwerke. Mit der zunehmenden Verbreitung von Videos im Web und in Unternehmensnetzwerken begannen Medienunternehmen und Softwareanbieter daher, eigene Protokolle für Videostreaming zu entwickeln. RealNetworks und Netscape arbeiteten gemeinsam an der Entwicklung und Standardisierung des Real Time Streaming Protocol (RTSP). Adobe implementierte durch die Übernahme von Macromedia das Real Time Messaging Protocol (RTMP) für Flash-basiertes Videostreaming. Microsoft entwickelte mit dem Microsoft Media Server (MMS) ein drittes Streaming-Protokoll zur Verwendung in verschiedenen Windows-Anwendungen.

RTSP, RTMP und MMS behandelten Video als Sonderfall. Sie errichteten „Overlay-Netzwerke“, in denen protokollspezifische Streaming-Server neben herkömmlichen HTTP-Servern liefen. Wenn ein Benutzer eine Videowiedergabe anforderte, wurde diese Anfrage an den Streaming-Server weitergeleitet, der daraufhin eine dauerhafte (oder „zustandsbehaftete“) Verbindung zum Videoplayer des Benutzers herstellte.

 

Für kundenspezifische Streaming-Protokolle waren spezielle Server, eine Firewall-Konfiguration und eine separate Caching-Infrastruktur erforderlich.

 

Benutzerdefinierte Streaming-Protokolle lösten viele Probleme des progressiven HTTP-Downloads. Videos wurden während der Übertragung über das Netzwerk gepuffert, verarbeitet und wiedergegeben, sodass Nutzer die Wiedergabe mit minimalem Bandbreitenverlust abbrechen konnten. Der Direktzugriff ermöglichte es den Zuschauern, an jeder beliebigen Stelle im Video zu suchen und die Wiedergabe schnell zu starten. Die permanente Verbindung zwischen Streaming-Server und Client sorgte für eine besser vorhersagbare Latenz. In allen Fällen halfen diese Overlay-Netzwerke Unternehmen, den Videoverkehr vom primären WAN-Transport zu entlasten und so die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass Videoüberlastungen die Zustellung wichtiger Informationen und Transaktionsdaten gefährden.

RTMP, RTSP und MMS hatten jedoch auch ihre Grenzen. Da diese Protokolle Video als speziellen Datentyp behandelten, erhöhten sie die Kosten und Komplexität der Videoübertragung. Erstens benötigten die Protokolle separate, spezialisierte Server im gesamten Unternehmensnetzwerk, was die Kosten für Hardware- und Softwareinfrastruktur steigerte. Zweitens schufen Streaming-Protokolle eine Verknüpfung zwischen Übertragungs- und Caching-Mechanismen. Dies zwang Unternehmen, zwei separate Caching-Technologien zu unterstützen (eine für HTTP-basierten Datenverkehr, eine für Video), wodurch sich die Komplexität des Netzwerkmanagements praktisch verdoppelte. Drittens erforderten RTMP, RTSP und MMS, dass Administratoren zusätzliche Netzwerkports für die Kommunikation öffneten (1935, 554 bzw. 1755). Dies vergrößerte die Angriffsfläche des Netzwerks und erhöhte die Wahrscheinlichkeit, dass die Protokolle von Unternehmensfirewalls blockiert würden. Schließlich waren benutzerdefinierte Streaming-Protokolle oft inkompatibel mit Mobilgeräten. Beispielsweise benötigte RTMP Flash für die Wiedergabe, ein Format, das bekanntermaßen von iOS-Geräten nicht unterstützt wird. Abseits des iOS-Ökosystems kommt es bei mobilen Clients häufig zu Verbindungsabbrüchen und IP-Adressänderungen. Dies würde häufig erfordern, dass die aktive RTMP-Verbindung während eines einzelnen Ereignisses mehrmals neu hergestellt werden müsste.

 

3. Multicast-Videostreaming-Technologie

Die Behauptung, Multicast sei eine eigenständige Phase der Online-Videoübertragung gewesen, ist wohlwollend, da die Technologie weder im Unternehmensbereich noch im Verbraucherinternet jemals eine kritische Masse erreichte. Dennoch bestand Mitte der 2000er-Jahre großes Interesse an Multicast für Video, und die Technologie ist in einigen Unternehmensnetzwerken weiterhin präsent, weshalb sie einer Diskussion bedarf.

Multicast war eine Netzwerktechnologie, die es einem Sender ermöglichte, dieselben Daten gleichzeitig an mehrere Empfänger zu verteilen. Prinzipiell ähnelte sie dem Radiohören. Anstatt dass jedem einzelnen Zuhörer ein individuelles Signal zugesendet wird, wird ein einziges Radiosignal an alle Zuhörer gesendet. Bei korrekter Implementierung ermöglichte Multicast eine enorme Effizienzsteigerung bei der Datenübertragung. Dies führte zu einem verstärkten Interesse an der Nutzung von Multicast für die Videoübertragung.

Mithilfe von Multicast könnte ein Unternehmen theoretisch Live-Videos über sein gesamtes Unternehmensnetzwerk mit einem Bruchteil der Bandbreite übertragen, die für herkömmliche Unicast- Übertragungen benötigt wird. Daher sahen Unternehmen in Multicast oft eine Möglichkeit, den ROI ihrer bandbreitenbeschränkten Netzwerke zu erhöhen, anstatt die Netzwerkinfrastruktur aufzurüsten.

 

Bei der Unicast-Übertragung (links) wird für jeden verbundenen Client ein eigener Datenstrom gesendet, während bei der Multicast-Übertragung (rechts) ein einziger Datenstrom gesendet wird, der von allen abonnierenden Clients gemeinsam genutzt wird.

 

Leider waren die Infrastrukturanforderungen von Multicast für die meisten Organisationen unpraktikabel. Um Videos (oder andere Daten) per Multicast zu verteilen, mussten Quelle, Empfänger und die gesamte Netzwerkinfrastruktur das Protokoll unterstützen. Konkret bedeutete dies, dass jeder Router, Hub, Switch und jede Firewall innerhalb eines Unternehmensnetzwerks multicastfähig sein musste. Diese Anforderung einer homogenen Infrastruktur war weder praktikabel noch ausfallsicher.

Wenn beispielsweise ein Multicast-Kommunikationsversuch fehlschlug, erfolgte die Übertragung üblicherweise über eine herkömmliche Unicast-Übertragung. In den meisten Fällen profitierte diese Unicast-Übertragung nicht von Netzwerkoptimierungen wie Daten-Caching oder anderen WAN-Beschleunigungstechniken, da Multicast die einzige implementierte Optimierungsform war.

Da Multicast eine homogene Netzwerkumgebung voraussetzte, stand es im Widerspruch zu den Netzwerkarchitekturen, die in Unternehmen und der Online-Kommunikation von Verbrauchern nach wie vor vorherrschen. Das Internet ist für ein breites Spektrum an Netzwerkgeschwindigkeiten, Verbindungstypen, Dienstgüten (QoS) und Endgeräten ausgelegt. Seine Grundlage bildet HTTP – ein zustandsloses, medienunabhängiges Protokoll, das speziell für diese heterogene Umgebung entwickelt wurde. Auch die Netzwerke hinter Unternehmensfirewalls werden zunehmend heterogener. Der Trend zu Bring Your Own Device (BYOD) führt dazu, dass Mitarbeiter verschiedene Tablets und Smartphones mit unterschiedlichen Funktionen und Netzwerkanforderungen nutzen. Die fortschreitende Konsolidierung der Branche macht es immer unwahrscheinlicher, dass eine neu erworbene Niederlassung in London dieselbe Netzwerkarchitektur verwendet wie die Hauptniederlassung in Seattle.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Multicast ein ambitioniertes, aber unrealistisches Ziel für die Videoübertragung war. Im letzten Jahrzehnt ist das Interesse an dieser Technologie stetig zurückgegangen.

 

Interesse an Multicast, 2004-2015. Quelle: Google Trends.

 

4. Modernes HTTP-Streaming

Im Jahr 2008 führte Microsoft Smooth Streaming ein, einen hybriden Ansatz für die Videoübertragung, der viele Vorteile benutzerdefinierter Streaming-Protokolle bot und gleichzeitig HTTP und die bestehende Netzwerkinfrastruktur nutzte. Smooth Streaming unterstützte zudem die adaptive Bitratenübertragung (ABR) und bot Zuschauern dadurch schnellere Start- und Suchzeiten, minimales Puffern und ein flüssigeres Wiedergabeerlebnis.

 

Adaptives Bitraten-Streaming sorgt für schnellere Start- und Suchzeiten, minimales Puffern und ein reibungsloses Wiedergabeerlebnis, indem die Videoqualität dynamisch an die Verbindungsgeschwindigkeit des Clients angepasst wird.

 

HTTP-basiertes Streaming gewann schnell an Bedeutung, und andere Marktführer investierten umgehend in die Technologie. 2009 stieg Apple mit der Einführung von HTTP Live Streaming (HLS) in den Markt ein. 2010 verlagerte Adobe seinen Fokus weg von kundenspezifischen Streaming-Protokollen mit der Veröffentlichung von HTTP Dynamic Streaming (HDS). Seit 2010 arbeiten große Streaming- und Medienunternehmen wie Microsoft, Google, Adobe, Netflix, Ericsson und Samsung gemeinsam an MPEG-DASH, einem offenen Standard für adaptives Videostreaming über HTTP.

Innovationen wie Smooth Streaming, HLS, HDS und DASH haben zu einem Wiederaufleben der HTTP-basierten Videoübertragung und zu einem Umbruch in der Art und Weise geführt, wie Unternehmen Videos über ihre Netzwerke verteilen.

 

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