P2P網路電視測試報告解讀(下) – 群雄爭霸, 誰勝誰負?

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Posted by Mr. Friday

這篇主要就來看看PPStream, PPLive, Sopcast, TVants這四個當下最流行的P2P TV效能到底誰好吧. 這是根據兩位法國人在本屆世界盃(足球啦不是棒球)針對這四個軟體做的流量統計.

在繼續這篇之前, 有一些上一篇的留言我要先回應一下:

yellowface:

我想問…那麼p2p tv 是不是沒有server的?

其實P2P與Server-Client(主從式)是相對的, 如果今天架構是採主從式, 那就不會有P2P存在. 而純粹P2P的架構也不應該會有server出現. 只是因為純P2P雖然在檔案傳輸上的效果很好, 但在搜尋上確差了主從式一大截, 因此現在流行的P2P軟體大多是"搜尋的時後用主從式, 下載的時候用P2P式".

上一篇主要探討的是, 圖中右邊的"P2P網路"是怎麼設計的. 整體而言, 現行的p2p大多也都是採這種搜尋架構. 至於這個"某節目的P2P網路"能不能置換成主從式的架構呢? 當然可以. 主從式架構將會有一到多個伺服器負責將影片傳給大眾. Youtube就是這樣囉.不過這種架構非常耗成本就是了.

還有一點忘記跟大家提的是, “節目形式"也會對P2P網路架構設計造成很大的影響. 何謂節目形式? 就是“錄影撥出(Video On Demand)"或“現場直播(Live Broadcast)". 錄影撥出就像是Youtube這種型態, 每個觀眾觀看的時候可以任意選擇要從影片的哪一個點開始看, 而現場直播形態則是每個觀眾看一樣的片段, 像現在的PPStream就是. 本系列是針對"現場直播"的型態做介紹. 為啥只針對現場直播的做介紹? 因為錄影撥出型態的P2P-tv目前…相當罕見(學術上研究是有, 但實際應用很少). 我個人認為原因是: 在錄影撥出的型態下, 大家都在看不同的片段, 導致檔案分享上變得更困難(畢竟要看同一片段的人才能互相分享). 而且youtube這種形式的服務, 大部分以小短片為主, 平均時間不到五分鐘的短片也要分流…? 不是不行, 但效果不會太好. 反之有現場直播價值的節目(重大運動賽事, 超女決賽直播…), 往往在短時間內可以吸引成千上萬的人潮, 對於P2P應用來說是相當適合的.

回歸主題, 這次要比較的對象是在大陸最流行的四套P2P-tv軟體, 分別是:

1. PPLive : 是當前最多人使用的軟體. 2004年成立, 背後有香港軟體銀行投資(Soft Bank HK). 轉播超女決賽時, 曾達到同時有50萬在線上的紀錄. PPLive提供超過200個頻道, 包括電視轉播, 球賽, 影集, 電影… 採用wmv與rm格式, 畫質在300kbps~400kbps之間.
2. PPStream : 由兩個四川工程師於2005年創立, 一般覺得PPStream比較穩, 畫質在300~440kbps之間, 使用wmv格式.
3. Sopcast : 成立於2004年12月, 是Streaming over P2P的縮寫. 畫質也在300~400K之間.
4. TVants : 2005年出現, 宣稱是基於研究目的成立, 不含任何商業目的.

至於其他流行的QQlive, Mysee…等等, 很抱歉, 這篇就沒有一併比較了. 這四個軟體的設計理念都沒有公開, 所以外界對它們的原理只能瞎子摸象(就是在下我…).

實驗者只有兩台電腦(可憐的傢伙), 所以看第一場比賽時(德國對阿根廷)兩台電腦分別用PPStream與SOPcast看, 第二場比賽(義大利對烏克蘭)則是PPlive與TVants.

直接來看看流量數字:

整體來說, 除了使用TCP連線還是UDP連線這種差異之外, 這四個軟體在上下傳的比例都差不多, 上傳約佔總流量的75~80%, 下載約是20~25%之間. (註: 實驗者在學術網路之內, 所以上傳比率會比較高)

不過在觀賞過程的流暢度呢?相信這是大家比較關心的. 以下是這四個軟體的流量圖, x軸是時間, y軸是流量大小, 紅色線是上傳流量, 綠色線則是下載流量:

先看下載的表現. 因為下載的量是固定的, 所以都呈現一直線. 不過Sopcast在120~140分時斷線了20分鐘, 是這四個軟體中表現最差的. PPStream也曾經斷線過, 但只斷了2分鐘左右.

再來是上傳的部份, SOPcast與PPLive一樣, 呈現極度不穩定的模樣: 上傳量有時高有時低, 在(2MBps與6MBps間震盪). 相較之下PPStream與TVants就相對穩定些, 但上傳速率低很多(約在2MBps).

上傳速率忽高忽低是不是一個好現象? 很難講, 但它或多或少代表使用者之間的資料流動不是很穩定. 有一種可能是同時有大量人潮湧進或湧出造成的,但因為PPStream與TVants都相對穩定, 所以應該不是這原因. 還有一種可能是階層的改動造成的: 還記得在上一篇中提到的第三種模式, 把影片檔案切成好幾組, 每一組用不同的樹架構來進行傳送嗎? 對於一個使用者來說, 當輪到他把影片傳給其他人的時候, 他的上傳量會明顯上升, 過一陣子換別人傳給他時又會明顯下降. PPLive與Sopcast有可能是屬於這種模式, 那到底是不是呢? 讓我們看下一張圖…

x軸代表時間, y軸代表流量, 紅色線是我的總下載量, 綠色線是"上傳最多給我"的前十名總流量, 藍線則是第一名:

SOPcast與PPStream曾經斷線過的事就不提了. 這張圖表的重點在於藍綠兩線的比例. 先看PPLive, 從40~70分鐘的區段很明顯都只由某一個人提供來源. 之後可能換來源了所以藍線的流量就下去了. Sopcast的情況也很類似, 從55到100分鐘時也是由某個人負責了1/2的流量(剩下的應該就是其他人用UDP連線方式補足).

從這張圖表看來, PPStream與SOPcast極有可能就如我前面所講的, 是採取輪流傳輸制. 因為這樣才能解釋造成檔案來源週期性的變動. 這種方式的壞處在於, 如果現在傳輸檔案給你的上游突然斷線了, 就會造成好長一陣子的斷訊, 就如同我們從Sopcast圖表裡看到的那樣. 咦? 我上次不是說這種方式比較可以應付斷線的情況嗎? 怎麼這裡又斷線那麼久? 這裡有兩種可能

1. Sopcast/PPLive的網路結構更新週期很久, 每次切換成不同的架構大概要30分鐘. 這又或許是考量到實驗者位在高速網域內, 流量大且不常斷線, 對於這種穩定的超級使用者的角色, 網路架構更新週期可能會比較久.
2. 我推論錯誤. 這就沒啥好講的orz, 反正都是事後諸葛從流量圖來倒推的…, 說不定跟實際理論差了十萬八千里.

至於PPlive與TVants呢? 他們的流量相對穩定, 檔案來源看起來也是從很多不同人處抓來的, (TVants第一名檔案來源雖然是也中途才加入分流, 可是他至少維持了100分鐘, 我不認為TVants是輪流制的). PPlive與TVants只差在來源數: PPlive看來同時會有60~70個檔案來源, TVants則大概15個來源左右. 他們的設計理念我認為比較像另外一個學術論文: Promise. 下面這個圖是Promise的示意圖:

Promise是單純以檔案接收者的角度來思考: 假如網路上已知有數個來源可以提供檔案給我, 那我應該要怎麼分配跟誰要多少? Promise嚴格說來在上一篇的分類應該算是第二種, 從整體的網路環境來看沒有固定的傳輸路線. Promise本身是相當成熟的一篇學術論文, 雖然它其實是一篇研究"錄影撥出"而非現場直播的軟體(也就是說, 上圖的檔案來源手上都有完整的檔案), 但它經過適當的改良應該也可以用在現場直播上.

這張圖表是在觀賞圖中, 提供給實驗者下載的使用者數量. 紅色是PPstream, 粉紅是TVants, 綠色是Sopcast, 藍色是PPLive. PPLive的來源一直都很少, 而TVants因為有一大半是靠其他人用UDP補足, 所以人數比PPLive多很多. PPStream毫不意外是這當中檔案來源數最多的.

整體來說, 如果這四個p2p-tv軟體要我選一個, 我會選擇…PPStream. 為什麼? 因為

1. PPStream的檔案來源比較多, 意味著若其中一個檔案來源若斷線, 至少它對我的影響不大; 相對的如果我斷線, 對其他人的影響也不會太大.
2. PPStream的網路上下載的流量相當穩定, 即使面對世界盃這麼多人同時看, 隨時可能有人湧入或者離開的情況, 它的流量數字仍然維持在平均值. 這顯示它網路架構的設計非常良好, 足以面對各種網路環境變化而不為所動.
3. 據聞PPstream已經與大陸一些大型網路業者談合作, 使用該家網路的網友可以得到較快的速度…這顯示他們有明顯的企圖心要把它做大XD, 相信至少在維持品質上這點是暫時不變的. (跟某大站跟ISP惡鬥的情況似乎正好相反?)

希望這篇分析的文章會讓大家對P2P電視有更清楚的認識. 或許我的推論有錯, 不過上面的流量表是法國人辛苦做出來的, 應該沒什麼大問題. 也或許這幾篇過於學術了一點, 希望不要造成大家在閱讀上的困難才好, 如果真的看不懂…直接跳粗體字的地方好了XD

相關文章網站 :

P2P網路電視測試報告(上) – 現行基本原理介紹

P2P IPTV Measurement : A Comparison Study

PROMISE : peer-to-peer media streaming using CollectCast

PPLive

PPStream

Sopcast

TVants