流媒體技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1、移動流媒體業(yè)務(wù)概述 　　 流媒體即媒體內(nèi)容通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送到客戶端的同時，在客戶端播放的一種機(jī)制。流媒體技術(shù)首先出現(xiàn)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，同時受到網(wǎng)絡(luò)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(dāng)聲音等時基媒體在客戶機(jī)上播放時，文件的剩余部分在后臺從服務(wù)器內(nèi)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。 　　 在移動網(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)的無線分組網(wǎng)絡(luò)，可根據(jù)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)受到了用戶的廣泛歡迎。在無線網(wǎng)絡(luò)，空中接口帶寬的增加為流媒體業(yè)務(wù)的開展提供了良好的基礎(chǔ)，結(jié)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(wù)更具吸引力。 2、移動流媒體業(yè)務(wù)框架 　　 移動流媒體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)與固定網(wǎng)絡(luò)流媒體結(jié)構(gòu)大致相同，都由流媒體服務(wù)器、客戶端及相應(yīng)的后臺管理系統(tǒng)、內(nèi)容緩存設(shè)備組成。如下圖所示為移動流媒體業(yè)務(wù)框架圖。 圖1　移動流媒體業(yè)務(wù)框架圖 　　 完整的流媒體業(yè)務(wù)由流媒體服務(wù)器、流媒體客戶端、門戶(Portal)、用戶管理系統(tǒng)、緩存服務(wù)器構(gòu)成。對于移動流媒體系統(tǒng)，流媒體服務(wù)器通過Gi接口與無線核心網(wǎng)GGSN相連。 　　 門戶是為提供更便利的流媒體內(nèi)容訪問能力的服務(wù)器。例如，門戶可能會提供內(nèi)容瀏覽器和搜索工具。最簡單的情況下，它只包含一個Web/WAP頁。流媒體內(nèi)容存儲于內(nèi)容服務(wù)器上，而流媒體內(nèi)容鏈接列表可位于網(wǎng)絡(luò)中的任何位置。同時，通過門戶，內(nèi)容提供商(CP)向流媒體服務(wù)器和流媒體緩存發(fā)布內(nèi)容，門戶提供對CP的認(rèn)證和內(nèi)容發(fā)布的接口。 　　 管理系統(tǒng)用于存儲用戶參數(shù)和設(shè)備功能信息，用于控制如何向移動用戶提供流媒體內(nèi)容。 　　 客戶端發(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)送實時的內(nèi)容。會話發(fā)起時，流媒體服務(wù)器與管理系統(tǒng)協(xié)商，并根據(jù)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(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未傳送數(shù)據(jù)，也可在TCP或ATM協(xié)議之上工作。當(dāng)應(yīng)用程序開始一個RTP會話時，會使用到兩個端口，一個作為RTP端口，一個作為RTCP端口。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(jī)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(wù)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(jìn)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(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(yīng)用程序有效地通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)。RTSP是在服務(wù)器端與客戶端建立和控制音視頻流的協(xié)議，它在服務(wù)器端和客戶端扮演“遠(yuǎn)程遙控器”的角色，客戶端可以對服務(wù)器上的音視頻流作播放、暫停、快進(jìn)、定位、錄制等操作。RTSP是一個應(yīng)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(shù)據(jù)選擇傳送通路和傳送機(jī)制上都遵循底層的RTP或TCP協(xié)議。它能夠為單點傳送和多點傳送流式多媒體提供很高的播放性能，同時也能夠兼容不同廠商的發(fā)送端和接收端的應(yīng)用程序。 　　 (3)資源預(yù)訂協(xié)議RSVP(Resource Reserve Protocol)RSVP是Internet上的資源預(yù)訂協(xié)議，使用RSVP預(yù)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(jī)或路由器。發(fā)送者負(fù)責(zé)讓接收者知道數(shù)據(jù)將要發(fā)送，以及需要什么樣的QoS；接收者負(fù)責(zé)發(fā)送一個通知到主機(jī)或路由器，這樣他們就可以準(zhǔn)備接收即將到來的數(shù)據(jù)主機(jī)或路由器負(fù)責(zé)留出所有合適的資源。 　　 RSVP協(xié)議的兩個重要概念是流與預(yù)定。流是從發(fā)送者到一個或多個接收者的連接特征，通過IP包中“流標(biāo)記”來認(rèn)證。發(fā)送者在發(fā)送一個流前要傳輸一個路徑信息到目的接收方，這個信息包括源IP地址、目的IP地址和一個流規(guī)格。這個流規(guī)格是由流的速率和延遲組成。接收者實現(xiàn)預(yù)定后，基于接收者的模式能夠?qū)崿F(xiàn)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(guī)范是ITU-T H.263，也是PSS必須使用的視頻解碼器，同時還支持MPEG-4解碼器，在實際應(yīng)用中，兩個視頻解碼器可選。最近提出的H.264標(biāo)準(zhǔn)以其高壓縮質(zhì)量、高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等特性引起了業(yè)界的廣泛興趣，目前各手機(jī)生產(chǎn)廠家紛紛展開對H.264編碼技術(shù)在手機(jī)上應(yīng)用的研究，對3GPP PSS R6也在積極考慮將其納入規(guī)范。 　　 (2)音頻編碼格式 　　 3GPP UMTS音頻媒體編解碼應(yīng)支持Extended AAC+或Extended AMR-WB，可以同時支持兩種編解碼格式，同時還可以支持MPEG-4解碼器。 　　 而對于CDMA 2000系統(tǒng)，還至少應(yīng)該支持13KQCELP、AAC、AMR-NB三者之一。 4、移動流媒體技術(shù)應(yīng)用展望 　　 在無線通信領(lǐng)域中，3G是以寬帶和多樣化的要求為主，不僅提供高質(zhì)量的語音，更應(yīng)該提供及時的多媒體服務(wù)。移動流媒體技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾種情況： 　　 (1)移動音樂 　　 如果3G手機(jī)具備MP3功能，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之后，可通過小額支付下載到手機(jī)中，相當(dāng)于運營商開唱片店。 　　 (2)移動電視 　　 用戶通過3G手機(jī)收看電視節(jié)目，以簡便操作獲取娛樂感受。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的巨大數(shù)量，可采用廣播方式，而不要采用VOD方式。電視節(jié)目可精選為新聞、卡通、搞笑短片、MTV、經(jīng)典片斷、電影預(yù)告片、TV節(jié)目預(yù)告、精彩片斷，以滿足大部分用戶的需求，同時保證方案的低成本。 　　 (3)直播 　　 各種體育賽事、演唱會、會議等大型事件的直播。此外，也可以用在交通、家庭等需要監(jiān)控的場所。 　　 (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MMS在用戶之間轉(zhuǎn)發(fā)；流媒體和位置業(yè)務(wù)的融合，將路況信息、道路指引通過流媒體的形式展示給用戶等等。 　　 移動流媒體業(yè)務(wù)的開展給移動增值服務(wù)帶來了新的希望，2.5G、3G以及超3G無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也使得流媒體技術(shù)可以被用到無線終端設(shè)備上，隨著3G無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬可以達(dá)到384kbit/s。另一方面，手機(jī)設(shè)備運算能力越來越強(qiáng)?？傊苿恿髅襟w技術(shù)仍在不停發(fā)展和完善中。