移動流媒體技術及其應用

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一、移動流媒體簡介

流媒體最先出現(xiàn)在固定互聯(lián)網(wǎng)絡。目前在網(wǎng)絡上傳輸音視頻等多媒體信息的方法主要采用下載和流式兩種傳輸方案。對于下載方案而言，由于大文件往往需要大量的存儲容量，同時受到網(wǎng)絡帶寬的限制，下載常常會花數(shù)分鐘甚至數(shù)小時，延遲很大。對于流式傳輸而言，聲音、影像或動畫等文件邊下載邊播放，當聲音等時基媒體在客戶機上播放時，文件的剩余部分在后臺從服務器內繼續(xù)下載，不僅使啟動延時呈十倍、百倍地縮短，而且也不需要太大的緩存容量，避免了用戶必須等待整個文件全部從網(wǎng)上下載后才能觀看的缺點。

流媒體是流式傳輸支持的業(yè)務。在無線網(wǎng)絡，流媒體業(yè)務主要面向cdma2000、GPRS/EDGE、UMTS等提供較高帶寬（100kbps以上）的無線分組網(wǎng)絡，可根據(jù)流媒體源的不同分為視頻業(yè)務和音頻業(yè)務。目前，基于有線的VOD、AOD業(yè)務，已經(jīng)受到了用戶的廣泛歡迎。在無線網(wǎng)絡，空中接口帶寬的增加為流媒體業(yè)務的開展提供了良好的基礎，結合無線系統(tǒng)不受時間、地點限制的特點，使得移動流媒體業(yè)務更具吸引力。

基于流媒體的業(yè)務應用非常廣泛，如世界杯精彩進球片段回放、移動商務的股指和期指回放、電影精彩片斷欣賞、流行音樂欣賞等，同時通過視頻卡進行視頻、音頻源的采集，還可進行節(jié)目的直播，電視、CD等節(jié)目源的實時播放。移動流媒體業(yè)務可為移動用戶提供在線不間斷的聲音、影像或動畫等多媒體的播放，用戶無須事先下載到本地，支持的媒體格式包括Mov、MPEG4、MP3、wav、avi、au、Flash等，可以播放音頻、視頻以及混合媒體格式。移動流媒體可以提供視頻點播、視頻直播、音頻點播、音頻直播等業(yè)務，內容包括電視、錄像、娛樂信息、體育頻道、音樂欣賞、新聞、動畫等。

二、移動流媒體的技術特征

實現(xiàn)流媒體的關鍵技術是流式傳輸。流式傳輸?shù)亩x很廣泛，主要是指通過網(wǎng)絡傳送媒體（如視頻、音頻）的技術總稱。

流式傳輸分為順序流式傳輸和實時流式傳輸。

順序流式傳輸采用順序下載方式，在下載文件的同時用戶可觀看在線節(jié)目，在給定時刻，用戶只能觀看已下載的那部分，而不能跳到還未下載的部分，這種方式不象實時流式傳輸那樣，可以在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度進行調整。順序流式傳輸不適合長片段和有隨機訪問要求的視頻節(jié)目，如講座、演說和演示等，它也不支持現(xiàn)場廣播。嚴格地說，它是一種點播技術。

實時流式傳輸可保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡連接匹配，可實時觀看節(jié)目。實時流與HTTP流式傳輸不同，它需要專用的流媒體服務器與傳輸協(xié)議。實時流式傳輸總是實時傳送，特別適合現(xiàn)場事件，也支持隨機訪問，用戶可對觀看內容進行快進或后退。理論上，實時流一經(jīng)播放就不可停止，但可進行周期暫停。

流式傳輸模式一般會使用RTP/UDP、RTSP/TCP兩種通信協(xié)議與A/V（Audio/Video）Server建立聯(lián)系，將服務器的輸出重定向到一個運行A/V Player程序所在客戶機的目的地址。如圖1所示，流式傳輸系統(tǒng)一般都要配置一套專用的服務器和播放器。

圖1 流式傳輸基本原理

三、移動流媒體的傳輸協(xié)議

圖2 流媒體傳輸協(xié)議

1、實時傳輸協(xié)議RTP、RTCP

RTP（Real-time Transport Protocol）是在Internet上針對多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議，工作于一對一或一對多的傳輸情況，可提供時間信息和實現(xiàn)流同步。RTP通常使用UDP來傳送數(shù)據(jù)，也可在TCP或ATM協(xié)議之上工作。當應用程序開始一個RTP會話時，會使用到兩個端口，一個給RTP，一個給RTCP。RTP本身并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)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。通常RTP算法并不作為一個獨立的網(wǎng)絡層來實現(xiàn)，而是作為應用程序代碼的一部分。

RTCP（Real-time Transport Control Protocol）與RTP共同提供流量控制和擁塞控制服務。在RTP會話期間，參與者周期性地傳送RTCP包，這些包中含有已發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，服務器可根據(jù)這些信息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP與RTCP的配合使用可有效地進行反饋，從而減小開銷，提高傳輸效率，非常適合傳送網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)。

2、實時流協(xié)議RTSP

實時流協(xié)議RTSP（Real-time Streaming Protocol）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IP網(wǎng)絡傳送多媒體數(shù)據(jù)。RTSP在體系結構上位于RTP、RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸。與HTTP相比，RTP傳送的是多媒體數(shù)據(jù)，而HTTP傳送HTML。在使用RTSP時，客戶機和服務器均可發(fā)出請求，也就是說RTSP可雙向服務，而HTTP的請求是由客戶機發(fā)出，服務器進行響應。

3、資源預訂協(xié)議RSVP

音視頻數(shù)據(jù)流對網(wǎng)絡的延時比數(shù)據(jù)業(yè)務更敏感，如何在網(wǎng)絡中傳輸高質量的音視頻信息，除了帶寬要求之外，還需其它條件。RSVP（Resource Reservation Protocol）是一種正在開發(fā)的Internet資源預訂協(xié)議，它通過采取預留一部分網(wǎng)絡資源（帶寬）的措施，在一定程度上為流媒體傳輸提供QoS。某些試驗性系統(tǒng)，如網(wǎng)絡視頻會議工具vic就集成了RSVP。

3GPP UMTS視頻媒體編解碼技術規(guī)范是ITU-T H.263 profile 0 level 10，也是PSS必須使用的視頻解碼器。此外，PSS還應該支持H.263 Profile 3 Level 10解碼器和MPEG-4 Visual Simple Profile Level 0解碼器，在實際應用中，兩個視頻解碼器可選。最近提出的H.264標準也引起了業(yè)界的廣泛興趣，3GPP PSS R6也在積極考慮將其納入規(guī)范。

四、華為移動流媒體業(yè)務解決方案

1、體系結構

圖3 華為流媒體業(yè)務解決方案示意圖

圖3為華為移動流媒體業(yè)務解決方案的示意圖，下面對其中的主要模塊進行描述。

※ Stream Media Server

這是infoxTM-OpenStream的核心部分，主要進行流式媒體的編解碼、連接管理、優(yōu)先級調度、會話管理等工作。它通過實時傳輸會話管理協(xié)議接收CP/SP的視音頻源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，并實時傳輸媒體格式，與GGSN/PDSN組網(wǎng)，進行視音頻源的傳遞，系統(tǒng)具有高性能的處理能力。

※ Presentation Server

實現(xiàn)用戶瀏覽內容的入口和導航功能，可進行用戶個性化設置、QoS設置等，并可實現(xiàn)業(yè)務推薦和排行、業(yè)務預覽和查詢界面、終端適配等功能，可為不同類型的終端提供不同的業(yè)務界面和業(yè)務集合。

※ Content Storage內容存儲服務器

可為編輯的視頻、音頻剪輯提供存儲，并支持大容量并發(fā)用戶的視音頻處理。

※ DRM Manager數(shù)字版權管理模塊

負責包裝內容，生成應用License，限制終端內容的轉發(fā)和多次播放等。

※ Service Publisher業(yè)務發(fā)布

業(yè)務發(fā)布窗口，是一種面向CSP的業(yè)務發(fā)布門戶。

※ SP代理

實現(xiàn)SP流媒體節(jié)目源的實時傳輸，并支持向SP實時發(fā)送流媒體內容的計費信息，以便SP與運營商結算。

2、系統(tǒng)特點

※ 視頻、音頻、動畫、靜止畫面一體化移動多媒體平臺；

※ 符合MPEG-4技術標準；

※ 可變動態(tài)速率控制，從9.6kbps-384 kbps；

※ 編碼一次即可適用多重帶寬；

※ 支持電路交換和包交換網(wǎng)絡；

※ 媒體流方式和下載方式并存；

※ 具有強大的糾錯功能，針對移動環(huán)境特別優(yōu)化（10-3 BER）；

※ 支持多種移動網(wǎng)絡：CDMA、GPRS、CDMA 1X，WCDMA等。

五、移動流媒體的主要應用

■ Mobile Music、MP3

運營商聯(lián)合唱片公司每星期發(fā)布Pop Music排行榜，用戶在試聽歌曲片段后，可通過小額支付下載到手機上，相當于運營商開唱片店。這項業(yè)務要求手機必須具備MP3功能。

■ Mobile TV

用戶通過手機收看電視節(jié)目，以簡便操作獲取娛樂感受，相當于運營商開電視臺。為了保證收視效果，帶寬必須保證在100kbps左右。考慮到空中帶寬的有限性和巨大的用戶數(shù)量，建議運營商采用廣播方式而不要采用VOD方式。電視節(jié)目可精選為新聞、卡通、幽默短片、MTV、經(jīng)典片斷、電影預告片、TV節(jié)目預告、精彩片斷等，滿足大部分用戶的需求，同時保證方案的低成本。

■ Infotainment on demand

新聞、體育、時尚消費資訊、偶像資訊等。

■ Live直播

體育賽事、演唱會、會議等大型事件的直播，也可用于交通、家庭等需要監(jiān)控的場所。

■ 視頻廣告

可通過多種媒體（視頻、圖像、文字）組成商品廣告、電影廣告、旅游廣告等。

■ 視頻短片

搞笑短片、旅游景點介紹、廣告宣傳、企業(yè)形象宣傳等。

■各種融合業(yè)務形態(tài)

融合流媒體和MMS，將一些視頻片斷通過MMS在用戶之間轉發(fā)；融合流媒體和位置業(yè)務，將路況、道路指引等信息通過流媒體的形式展示給用戶。

來源：華為技術