基于無線網絡的流媒體關鍵技術的研究與探討

史興燕　蔡盈盈　張艷娟

摘 要：本文概括講述了移動流媒體的概念，著重介紹了流媒體的基礎技術，如網絡數據壓縮/解壓縮、網絡傳輸協(xié)議和流媒體數據傳輸和流媒體播放等，最后對于移動流媒體技術的特點及應用做了分析。

關鍵詞：移動流媒體；音/視頻技術；傳輸協(xié)議

中圖分類號：TN919.8

1 流媒體/移動流媒體技術概述

流媒體（Streaming Media）又稱流式媒體，是指可以利用網絡作為媒介進行數據傳輸、可以在本地實現(xiàn)對數據解碼、并可以實現(xiàn)對媒體進行實現(xiàn)播放的數據流，流媒體文件包括音頻、視頻、動畫或者其他形式的多媒體。利用流媒體技術可以實現(xiàn)用戶對所喜歡的節(jié)目邊觀看、收聽邊下載的目的，用戶在整個過程中完全不需要將整個壓縮文件下載完畢，這樣為用戶節(jié)省大量的時間、空間。

移動流媒體技術是指將流媒體技術應用到移動網絡和終端上，移動流媒體技術是隨著網絡音頻技術和移動通訊技術的發(fā)展而產生的，根據流媒體源的不同分為視頻業(yè)務和音頻業(yè)務?；跓o線網絡技術，流媒體業(yè)務可以不受時間、地點的限制。

2 移動流媒體系統(tǒng)構成

移動流媒體業(yè)務系統(tǒng)主要有移動流媒體門戶網站、移動終端、傳送網、后臺流媒體業(yè)務系統(tǒng)四部分組成，其功能如下：

（1）移動流媒體門戶網站：首先可以實現(xiàn)用戶認證；其次可以幫用戶發(fā)現(xiàn)個性化的內容，并提供搜索功能。（2）移動終端：可以發(fā)現(xiàn)內容，并在該部分通過流媒體播放器播放內容。（3）傳送網：主要是完成流媒體服務控制命令信息和數據內容信息的傳輸。傳送網部分一般包括空中接口、無線接入網、IP分組核心網、Internet等。（4）后臺流媒體業(yè)務系統(tǒng)：具有高性能的傳輸能力，包括流媒體內容創(chuàng)建子系統(tǒng)、流媒體播放子系統(tǒng)（包括流媒體服務器）和后臺管理子系統(tǒng)等，主要進行流媒體內容的編解碼，連接管理，創(chuàng)建和生成，媒體流的傳輸，用戶管理、計費、業(yè)務綜合管理等功能。

3 關鍵技術分析

無線網絡環(huán)境下的流媒體傳輸系統(tǒng)中，影響流媒體播放質量的關鍵技術主要有：流媒體的網絡傳輸協(xié)議、數據的編碼/壓縮的技術等。

3.1 流媒體的網絡傳輸技術

（1）實時傳輸協(xié)議RTP、RTCP。RTP數據傳輸協(xié)議可以傳輸音視頻、模擬數據等實時數據，提供端對端網絡傳輸功能，側重于實時傳輸數據，廣泛應用于組播和點播德傳輸形式。RTP通常與RTCP 一起工作，RTP只包含RTP數據，不能為按順序傳送數據包提供會話源管理、流量控制及擁塞控制，能夠提供這些服務的則是RTCP。RTCP包中含有已發(fā)送的數據包的丟包統(tǒng)計和網絡擁塞等信息，它和RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務。（2）實時流協(xié)議RTSP。RTSP協(xié)議時一種文本協(xié)議，適合c/s模式，可以在客戶端和服務器端進行實時流會話，它使用TCP和RTP完成數據傳輸。RTSP可以對流媒體提供諸如播放、暫停、快進等操作，它在進行多媒體數據傳輸時，客戶機和服務器可同時發(fā)出請求。該協(xié)議應用較多，可以通過媒體服務器實現(xiàn)媒體檢索、受邀進入會議、添加媒體到講座中等功能。（3）網絡上的資源預定協(xié)議RSVP。該協(xié)議的會話指有明確目的地址及傳輸層協(xié)議的數據流。RSVP的資源預留申請是由接受者提出的，并且是單向的。RSVP是在流所經路徑上進行資源預留，從而保障該流的QoS的要求。音/視頻數據流在進行網絡傳輸時，要求一定的帶寬，這樣才能輸出高質量的音/視頻信息，而RSVP預留一部分網絡資源（即帶寬）就可以實現(xiàn)此要求。（4）MMS協(xié)議。該協(xié)議是用來訪問并且流式接收Windows Media服務器中.asf文件的一種協(xié)議，MMS協(xié)議用于訪問Windows Media發(fā)布點上的單播內容。MMS最大的特色就是支持多媒體功能，它以WAP無線應用協(xié)議為載體傳送視頻短片、圖片、聲音和文字，除了在手機間傳送外，還可在電腦與手機之間傳送。

3.2 流媒體的傳輸方式

流式傳輸技術主要指以流的方式在網絡中傳送音頻、視頻和多媒體文件的技術總稱。當前，流式媒體的傳輸方式有兩種：實時流式傳輸和順序流式傳輸。

（1）實時流式傳輸。實時流式傳輸必須匹配媒體信號帶寬能夠，使媒體可被實時觀看到。實時流傳輸總是實時傳送，不僅支持隨機訪問，而且也特別適合現(xiàn)場事件。用戶可以通過快進或者后退操作來觀看前面或者后面的內容，但是該傳輸受網絡影響較大。實時流式傳輸既需要特定服務器，也需要特殊網絡傳輸協(xié)議。（2）順序流式傳輸。順序流式傳輸是按照順序進行下載。用戶在給定時刻，只可觀看已經下載的部分，而不能跳到還未下載的前頭部分。順序流式傳輸比較適合高質量的短片段，不適合有隨機訪問要求的視頻，是一種點播技術。因為其不需要其他特殊協(xié)議，依靠標準的HTTP服務器便可發(fā)送這種形式的文件，因此經常被稱作HTTP流式傳輸。

3.3 數據的編碼/壓縮的技術

（1）視頻編碼。3GPP UMTS視頻媒體編解碼技術規(guī)范是ITU-T H.263，它支持MPEG-4解碼器。H.264是一種壓縮動態(tài)圖像數據的“編解碼器”程序，它具有存儲容量小、較高的視頻質量、容易進行網絡傳輸等優(yōu)點。H.264設計簡潔，更容易在視頻電視、視頻會議中實現(xiàn)。（2）音頻編碼。移動流媒體業(yè)務設計必須滿足系統(tǒng)編碼的基本要求，音頻編碼應支持3G2、MP4、3GP、RM和WMV格式的點播、直播、下載。音頻媒體編解碼方面包含4種：EnhancedaacPlus，ExtendedAMR-WB，MPEG-4AACLowComplexity（AAC-LC），MPEG4AACLongTermPrediction（AAC-LTP）。

3.4 移動流媒體業(yè)務

移動流媒體業(yè)務根據內容的播放形式可分為流媒體點播、流媒體直播、下載播放三種業(yè)務類型。

（1）流媒體點播。流媒體點播也稱交互式視頻點播，就是利用各種技術把事先錄制好內容的描述信息及鏈接放置在流媒體的門戶網站上。它讓用戶由過去被動的收看節(jié)目轉為了主動，可以對自己感興趣的內容在門戶網站上按需收看和任意播放。點播的內容主要包含影視圖像、靜態(tài)圖像以及聲音文字等。（2）流媒體直播。流媒體直播是將實時信號壓縮成相應的數字信號，經流媒體編碼服務器發(fā)送到每一個請求的客戶端。流媒體直播利用的是點對多點的傳播功能，只需將信號發(fā)送一次，其它用戶對信號的所求則可通過復制獲取，不需要為每個用戶單獨發(fā)送。

4 移動流媒體技術的應用

隨著移動通信技術的發(fā)展及3G技術的逐步成熟，移動流媒體業(yè)務開創(chuàng)了通信與互聯(lián)網、視頻融合的新紀元，它越來越多的被廣大用戶所認可并使用，移動流媒體技術主要應用于以下幾個方面：

（1）3G手機。用戶可以利用3G手機通過小額支付下載，試聽運營商聯(lián)合唱片公司每星期發(fā)布Pop Music片段。利用3G手機通廣播形式，用戶還可以收看各種電視節(jié)目，如卡通、精彩片段、節(jié)目預告、搞笑短片等，在滿足不同用戶需求的同時，也節(jié)省了開支。（2）廣電直播。隨著3G技術的推進和三網融合的實現(xiàn)，移動流媒體技術也被應用到廣電行業(yè)中。據了解，江蘇省和浙江衛(wèi)視在2010年就實現(xiàn)了3G技術在電視新聞直播的應用。（3）企業(yè)宣傳。移動流媒體技術也大量的應用于企業(yè)宣傳視頻中，如商業(yè)廣告、企業(yè)形象宣傳、公司及旅游景點介紹等。教育部門也利用流媒體技術進行遠程教育、學術交流、優(yōu)質資源共享等業(yè)務，極大地提高了教師素質及自身發(fā)展。

5 總結

隨著網絡技術及無線通信協(xié)議快的速發(fā)展，音頻、視頻和數據的無線傳輸已成為當今社會的亮點。移動運營商可以為用戶隨時、隨地地發(fā)送寬帶數據和接受應用業(yè)務，因此移動流媒體業(yè)務必將成為最吸引用戶的業(yè)務之一。移動流媒體作為一種新的移動數據增值業(yè)務，不僅為運營商提高了營業(yè)收入，而且也為內容提供商和SP的營業(yè)提高了收入。

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作者簡介：史興燕（1979-），女，河南郟縣人，講師，碩士，主要研究方向：計算機應用技術、系統(tǒng)設計、多媒體技術等。