流媒體技術(shù)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的應用

1、移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)概述 　　 流媒體即媒體內容通過(guò)數據網(wǎng)絡(luò )傳送到客戶(hù)端的同時(shí)，在客戶(hù)端播放的一種機制。流媒體技術(shù)首先出現在固定網(wǎng)絡(luò )通信中，在網(wǎng)絡(luò )上傳送音視頻等多媒體信息的方法主要采用下載和流式兩種傳送方式。對于下載方式而言，由于大文件往往需要大量的存儲容量，同時(shí)受到網(wǎng)絡(luò )帶寬的限制，下載常常會(huì )花數分鐘甚至數小時(shí)，延遲很大。對于流式傳輸而言，聲音、影像或動(dòng)畫(huà)等文件邊下載邊播放，當聲音等時(shí)基媒體在客戶(hù)機上播放時(shí)，文件的剩余部分在后臺從服務(wù)器內繼續下載，不僅使啟動(dòng)延時(shí)呈十倍、百倍地縮短，而且也不需要太大的緩存容量，避免了用戶(hù)必須等待整個(gè)文件全部從網(wǎng)上下載后才能觀(guān)看的缺點(diǎn)。 　　 在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，流媒體業(yè)務(wù)主要面向GPRS/EDGE、UMTS等提供較高帶寬(100kbit/s以上)的無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)絡(luò )，可根據流媒體源的不同分為視頻業(yè)務(wù)和音頻業(yè)務(wù)。目前，基于固定網(wǎng)絡(luò )的VOD、AOD業(yè)務(wù)，已經(jīng)受到了用戶(hù)的廣泛歡迎。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，空中接口帶寬的增加為流媒體業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供了良好的基礎，結合無(wú)線(xiàn)系統不受時(shí)間、地點(diǎn)限制的特點(diǎn)，使得移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)更具吸引力。 2、移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)框架 　　 移動(dòng)流媒體系統網(wǎng)絡(luò )總體架構與固定網(wǎng)絡(luò )流媒體結構大致相同，都由流媒體服務(wù)器、客戶(hù)端及相應的后臺管理系統、內容緩存設備組成。如下圖所示為移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)框架圖。 圖1　移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)框架圖 　　 完整的流媒體業(yè)務(wù)由流媒體服務(wù)器、流媒體客戶(hù)端、門(mén)戶(hù)(Portal)、用戶(hù)管理系統、緩存服務(wù)器構成。對于移動(dòng)流媒體系統，流媒體服務(wù)器通過(guò)Gi接口與無(wú)線(xiàn)核心網(wǎng)GGSN相連。 　　 門(mén)戶(hù)是為提供更便利的流媒體內容訪(fǎng)問(wèn)能力的服務(wù)器。例如，門(mén)戶(hù)可能會(huì )提供內容瀏覽器和搜索工具。最簡(jiǎn)單的情況下，它只包含一個(gè)Web/WAP頁(yè)。流媒體內容存儲于內容服務(wù)器上，而流媒體內容鏈接列表可位于網(wǎng)絡(luò )中的任何位置。同時(shí)，通過(guò)門(mén)戶(hù)，內容提供商(CP)向流媒體服務(wù)器和流媒體緩存發(fā)布內容，門(mén)戶(hù)提供對CP的認證和內容發(fā)布的接口。 　　 管理系統用于存儲用戶(hù)參數和設備功能信息，用于控制如何向移動(dòng)用戶(hù)提供流媒體內容。 　　 客戶(hù)端發(fā)起流媒體業(yè)務(wù)，連接到其選擇的服務(wù)器，流媒體服務(wù)器也可以發(fā)送實(shí)時(shí)的內容。會(huì )話(huà)發(fā)起時(shí)，流媒體服務(wù)器與管理系統協(xié)商，并根據終端能力傳送流媒體信息。 3、關(guān)鍵技術(shù)分析 　　 3.1　流媒體傳送協(xié)議 　　 (1)RTP/RTCP協(xié)議 　　 RTP(Real-time Transport Protocol)是在Internet上針對多媒體數據流的一種傳輸協(xié)議，工作于一對一或一對多的傳輸情況，可提供時(shí)間信息和實(shí)現流同步。RTP通常使用UDP未傳送數據，也可在TCP或ATM協(xié)議之上工作。當應用程序開(kāi)始一個(gè)RTP會(huì )話(huà)時(shí)，會(huì )使用到兩個(gè)端口，一個(gè)作為RTP端口，一個(gè)作為RTCP端口。RTP本身并不能為按順序傳送數據包提供可靠的傳送機制，也不提供流量控制或擁塞控制，而是依靠RTCP提供這些服務(wù)。 　　 RTCP(Real-time Transport Control Protocol)與RTP共同提供流量控制和擁塞控制服務(wù)。在RTP會(huì )話(huà)期間，參與者周期性地傳送RTCP包，這些包中含有已發(fā)送數據包的數量、丟失數據包的數量等統計數據，服務(wù)器可根據這些信息動(dòng)態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類(lèi)型。RTP與RTCP的配合使用可有效地進(jìn)行反饋，從而減小開(kāi)銷(xiāo)，提高傳輸效率，非常適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數據。 　　 (2)實(shí)時(shí)流協(xié)議RTSP(Real-time Streaming Protocol) 　　 RTSP是由RealNetworks、Netscape共同提出的一種協(xié)議，它定義了如何使一對多應用程序有效地通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )傳送多媒體數據。RTSP是在服務(wù)器端與客戶(hù)端建立和控制音視頻流的協(xié)議，它在服務(wù)器端和客戶(hù)端扮演“遠程遙控器”的角色，客戶(hù)端可以對服務(wù)器上的音視頻流作播放、暫停、快進(jìn)、定位、錄制等操作。RTSP是一個(gè)應用層協(xié)議，它必須以底層的RTP、RSVP等協(xié)議為依托，才能夠在Internet上提供完整的流媒體傳輸服務(wù)。在數據選擇傳送通路和傳送機制上都遵循底層的RTP或TCP協(xié)議。它能夠為單點(diǎn)傳送和多點(diǎn)傳送流式多媒體提供很高的播放性能，同時(shí)也能夠兼容不同廠(chǎng)商的發(fā)送端和接收端的應用程序。 　　 (3)資源預訂協(xié)議RSVP(Resource Reserve Protocol)RSVP是Internet上的資源預訂協(xié)議，使用RSVP預留一部分網(wǎng)絡(luò )資源(即帶寬)，能在一定程度上為流媒體的傳輸提供QoS。 　　 RSVP運行在傳輸層，屬于傳輸控制協(xié)議。RSVP的組成元素有發(fā)送者、接收者和主機或路由器。發(fā)送者負責讓接收者知道數據將要發(fā)送，以及需要什么樣的QoS；接收者負責發(fā)送一個(gè)通知到主機或路由器，這樣他們就可以準備接收即將到來(lái)的數據主機或路由器負責留出所有合適的資源。 　　 RSVP協(xié)議的兩個(gè)重要概念是流與預定。流是從發(fā)送者到一個(gè)或多個(gè)接收者的連接特征，通過(guò)IP包中“流標記”來(lái)認證。發(fā)送者在發(fā)送一個(gè)流前要傳輸一個(gè)路徑信息到目的接收方，這個(gè)信息包括源IP地址、目的IP地址和一個(gè)流規格。這個(gè)流規格是由流的速率和延遲組成。接收者實(shí)現預定后，基于接收者的模式能夠實(shí)現一種分布式解決方案。 　　 3.2　編碼格式 　　 (1)視頻編碼格式 　　 3GPP UMTS視頻媒體編解碼技術(shù)規范是ITU-T H.263，也是PSS必須使用的視頻解碼器，同時(shí)還支持MPEG-4解碼器，在實(shí)際應用中，兩個(gè)視頻解碼器可選。最近提出的H.264標準以其高壓縮質(zhì)量、高網(wǎng)絡(luò )適應性等特性引起了業(yè)界的廣泛興趣，目前各手機生產(chǎn)廠(chǎng)家紛紛展開(kāi)對H.264編碼技術(shù)在手機上應用的研究，對3GPP PSS R6也在積極考慮將其納入規范。 　　 (2)音頻編碼格式 　　 3GPP UMTS音頻媒體編解碼應支持Extended AAC+或Extended AMR-WB，可以同時(shí)支持兩種編解碼格式，同時(shí)還可以支持MPEG-4解碼器。 　　 而對于CDMA 2000系統，還至少應該支持13KQCELP、AAC、AMR-NB三者之一。 4、移動(dòng)流媒體技術(shù)應用展望 　　 在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中，3G是以寬帶和多樣化的要求為主，不僅提供高質(zhì)量的語(yǔ)音，更應該提供及時(shí)的多媒體服務(wù)。移動(dòng)流媒體技術(shù)應用主要有以下幾種情況： 　　 (1)移動(dòng)音樂(lè ) 　　 如果3G手機具備MP3功能，運營(yíng)商聯(lián)合唱片公司每星期發(fā)布Pop Music排行榜，用戶(hù)在試聽(tīng)歌曲片段之后，可通過(guò)小額支付下載到手機中，相當于運營(yíng)商開(kāi)唱片店。 　　 (2)移動(dòng)電視 　　 用戶(hù)通過(guò)3G手機收看電視節目，以簡(jiǎn)便操作獲取娛樂(lè )感受。為了保證較好的收看效果，帶寬必須保證在100kbit/s左右?？紤]到空中帶寬的有限性和用戶(hù)的巨大數量，可采用廣播方式，而不要采用VOD方式。電視節目可精選為新聞、卡通、搞笑短片、MTV、經(jīng)典片斷、電影預告片、TV節目預告、精彩片斷，以滿(mǎn)足大部分用戶(hù)的需求，同時(shí)保證方案的低成本。 　　 (3)直播 　　 各種體育賽事、演唱會(huì )、會(huì )議等大型事件的直播。此外，也可以用在交通、家庭等需要監控的場(chǎng)所。 　　 (4)各種融合業(yè)務(wù)形態(tài) 　　 流媒體和MMS的融合，將一些視頻片斷通過(guò)MMS在用戶(hù)之間轉發(fā)；流媒體和位置業(yè)務(wù)的融合，將路況信息、道路指引通過(guò)流媒體的形式展示給用戶(hù)等等。 　　 移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)的開(kāi)展給移動(dòng)增值服務(wù)帶來(lái)了新的希望，2.5G、3G以及超3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展也使得流媒體技術(shù)可以被用到無(wú)線(xiàn)終端設備上，隨著(zhù)3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的應用，用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )帶寬可以達到384kbit/s。另一方面，手機設備運算能力越來(lái)越強?？傊?，移動(dòng)流媒體技術(shù)仍在不停發(fā)展和完善中。