[기고] 글로벌 스트리밍 지원하는 미디어 인프라 구현 방안

라이브 스트리밍은 방송 생중계와 달리 양방향 커뮤니케이션이 가능해 호스트가 청중과 직접 만나는 것처럼 친밀한 상호 작용을 가능하게 한다. 온라인 환경에서 실시간으로 동영상을 시청하면서 댓글로 소통하는 것뿐만 아니라 동시에 여러 명이 진행하는 멀티 게스트, 이벤트 및 투표 운영, 쇼핑을 접목한 라이브 커머스까지 라이브 스트리밍의 형태는 다양한 방식으로 진화하고 있다.

이렇게 라이브 스트리밍의 이용자가 증가하고 콘텐츠가 다양화되는 상황에서 끊김 없이 동영상을 송출하고 이용자 반응을 실시간으로 수집하면서 소통하려면 기술적인 안정성이 선결돼야 한다. 특히 ▲서버 안정성 ▲저지연성 ▲미디어 품질은 라이브 스트리밍 서비스 운영의 핵심 요건이다. 라이브 영상에 끊김이 발생하거나 화질과 음질이 낮아지면 라이브 콘텐츠의 즐거움을 제대로 전달할 수 없다.

다양한 국가 간 라이브 스트리밍을 지원하기 위해서는 서버와 네트워크 품질에 대한 전략적인 고려도 필요하다. 예를 들어, 다른 국가의 호스트가 송출하는 라이브를 한국에서 시청하려면 미디어를 어떻게 전달해야 할까? 호스트와 시청자가 있는 국가 내 또는 국가 간 네트워크 품질이 양호하다면 라이브 시청에 큰 문제가 생기지 않겠지만, 지역별로 네트워크 상황이 다른 경우 지역마다 라이브 시청의 품질이 다를 수 있다. 네트워크 환경의 제약을 최소화하고 호스트와 시청자들에게 우수한 사용자 경험을 전달할 수 있는 환경을 전략적으로 설계해야 한다.

■ 안정적인 라이브 스트리밍 서비스를 가능하게 하는 웹RTC 기반 미디어 서버 인프라

하이퍼커넥트는 안정적인 라이브 스트리밍 서비스를 위해 전세계 각지에 미디어 서버 인프라를 운영하며 웹RTC 기술과 오리진-엣지 구조로 설계된 미디어 서버 인프라를 기반으로 ‘하쿠나 라이브(Hakuna Live)’와 ‘아자르 라이브(Azar Live)’를 서비스하고 있다. 소셜 라이브 스트리밍 서비스 ‘하쿠나 라이브'는 한국을 비롯해 50개 국가에서 서비스를 하고 있으며, 이용자 편의성을 높이고 안전한 소통을 지원하는 기능을 강화한 하쿠나 라이브 2.0을 최근 발표했다. ‘아자르 라이브’는 글로벌 영상 메신저인 아자르의 방송 스트리밍 서비스로, ‘아자르’는 전 세계 230개 국가에서 서비스를 제공하고 있다.

실시간 소통뿐만 아니라 다양한 방식의 실시간 참여를 이끌어내는 이벤트를 끊김 없이 지원할 수 있는 웹RTC 기반 미디어 서버 인프라의 구현 방안을 살펴본다.

웹RTC 기술은 ‘Web Real-Time Communication’의 약자로, 웹에서의 실시간 미디어(오디오, 비디오)와 데이터 통신을 위해 만들어진 기술이다. 사용자가 어떠한 네트워크 환경에 있더라도 최대 수백 밀리초(ms) 이내에 상호작용(interaction)이 일어날 수 있도록 설계돼 모든 네트워크에서 실시간 저지연성을 실현한다.

최근 들어 많이 쓰이고 있는 라이브 스트리밍에 사용되는 방식은 동영상을 수초 간격의 매우 작은 동영상들로 분할해 HTTP로 제공하는 기술인 HLS(HTTP Live Streaming)이다. 한 사용자의 미디어를 여러 사람이 시청할 수 있는 1:N 스트리밍 환경을 구성할 때 가장 일반적으로 사용되는 기술이지만 호스트가 미디어를 송출한 시점부터 수초에서 수십 초의 지연이 발생할 수 있다는 한계가 있다. 이에 하이퍼커넥트는 라이브 스트리밍에서 HLS 기술을 지원할 뿐 아니라 하쿠나 라이브의 게스트 모드나 아자르 라이브의 배틀 모드 등 여러 호스트가 모여 라이브하는 상황에는 웹RTC를 적용해 지연을 최소화하고 있다.

웹RTC 기술을 이용해 1대N 스트리밍 환경을 구성할 수 있는 방법을 구체적으로 소개하면 다음과 같다.

첫 번째, 호스트가 시청자와 피어커넥션을 맺고 각 시청자에게 라이브 미디어를 전달하는 방법이 있다. 이 방법은 경유지 없이 시청자가 호스트와 직접 연결되어 있으므로 단순하면서도 가장 짧은 지연 시간이 소요된다는 장점이 있으나, 미디어를 전송하는 네트워크 트래픽이 시청자 수만큼 늘어나기 때문에 호스트가 감당하기 어려운 부담을 안게 된다는 결점이 있다.

두 번째, 호스트의 라이브 미디어를 수신해 시청자들에게 전달하는 중계 서버 역할의 미디어 스트리밍 서버인 ‘미디어 서버’를 구축하는 방법이 있다. 호스트는 중계 서버와, 중계 서버는 각각의 시청자들과 피어커넥션을 맺은 뒤, 중계 서버가 호스트로부터 라이브 미디어를 받아 시청자들에게 전달하는 방식이다. 이 방법은 호스트에게 집중되었던 부담을 중계 서버로 옮겨와 모바일 단말을 이용하는 호스트와 시청자들에게 우수한 사용자 경험을 제공한다.

그림 1. 호스트는 라이브를 미디어 서버로 송신하고, 시청자 A, B, C, D는 미디어 서버를 통해 호스트의 라이브를 수신한다.

한편, 중계 서버의 세션 관리와 확장성은 라이브 스트리밍 서비스의 실시간성과 네트워크 품질에 지대한 영향을 미친다. 하이퍼커넥트는 대규모의 미디어 스트리밍 서비스를 안정적으로 지원하기 위해 여러 대의 미디어 서버를 구성해 수평적으로 확장 가능한 인프라를 구축했다. 미디어 서버 도입을 통해 호스트와 시청자의 부담을 해소하는 것이 가능해졌다 하더라도 미디어 처리와 전송에는 상당한 시스템 자원과 네트워크 자원이 소모되기 때문이다. 미디어 서버를 오리진 서버와 엣지 서버로 구분하고, 오리진 미디어 서버에는 호스트만 접속하고, 엣지 미디어 서버에는 시청자만 접속하도록 해 호스트의 라이브를 안정적으로 제공하고 수천, 수만 명의 시청자를 소화할 수 있는 미디어 서버를 구성할 수 있게 되었다.

■ 미디어 서버의 글로벌 확장을 통한 지연 시간 단축과 라이브 품질 향상

앞서 국가 간 라이브 스트리밍 운영을 위해서는 각 국가의 네트워크 환경의 제약을 최소화하고 라이브의 품질을 높일 수 있는 전략적인 방법을 설계해야 한다는 점을 언급했다. 하이퍼커넥트는 전세계를 대상으로 안정적인 라이브 스트리밍 플랫폼을 운영하기 위해 클라우드 서비스를 이용해 글로벌로 확장된 하이퍼커넥트의 미디어 서버 인프라를 두고 있다.

그림 2. 글로벌로 확장된 미디어 서버 인프라를 통해 호스트의 라이브를 서로 다른 국가의 시청자들이 안정적으로 시청할 수 있다.

글로벌로 확장된 미디어 서버 인프라에서 호스트와 시청자는 인접 지역의 미디어 서버 인프라에 매칭돼 접속한다. 즉, 호스트와 시청자가 서로 다른 미디어 서버 인프라로 접속하더라도 동일한 스트리밍 경험을 갖게 된다. 시청자는 해외가 아닌 인접 지역에 있는 미디어 서버 인프라에 접속하기 때문에 시그널링이나 라이브 시청과 관련된 제어 정보에 대한 빠른 응답을 받을 수 있으며, 자신의 네트워크 환경에서 시청할 수 없었던 해외 호스트의 고화질 라이브를 시청할 수 있다. 미디어 서버 인프라가 시청자를 대신해 고품질의 국가 간 기업 네트워크 환경에서 미디어를 전달하기 때문이다.

실제로 하이퍼커넥트가 글로벌 미디어 서버 인프라를 운영함으로써 ‘아자르 라이브’에서는 한국에서 글로벌 각국의 라이브를 끊김이나 화질 저하 없이 원활하게 시청할 수 있게 되었다. 시청자가 해외 미디어 서버 인프라에 직접 요청을 보내는 것과 비교했을 때, ▲시청자의 미디어 서버 인프라 연결 시간 약 25% 감소 ▲시청자와 미디어 서버 인프라 간 왕복지연시간(RTT) 약 30% 감소(일부 지역에서는 최대 30분의1로 감소) ▲영상 화질 저하에 영향을 주는 패킷 손실 최고 80% 감소의 효과를 확인했다.