基于无线网络的流媒体关键技术的研究与探讨

史兴燕 蔡盈盈 张艳娟

摘 要:本文概括讲述了移动流媒体的概念,着重介绍了流媒体的基础技术,如网络数据压缩/解压缩、网络传输协议和流媒体数据传输和流媒体播放等,最后对于移动流媒体技术的特点及应用做了分析。

关键词:移动流媒体;
音/视频技术;
传输协议

中图分类号:TN919.8

1 流媒体/移动流媒体技术概述

流媒体(Streaming Media)又称流式媒体,是指可以利用网络作为媒介进行数据传输、可以在本地实现对数据解码、并可以实现对媒体进行实现播放的数据流,流媒体文件包括音频、视频、动画或者其他形式的多媒体。利用流媒体技术可以实现用户对所喜欢的节目边观看、收听边下载的目的,用户在整个过程中完全不需要将整个压缩文件下载完毕,这样为用户节省大量的时间、空间。

移动流媒体技术是指将流媒体技术应用到移动网络和终端上,移动流媒体技术是随着网络音频技术和移动通讯技术的发展而产生的,根据流媒体源的不同分为视频业务和音频业务。基于无线网络技术,流媒体业务可以不受时间、地点的限制。

2 移动流媒体系统构成

移动流媒体业务系统主要有移动流媒体门户网站、移动终端、传送网、后台流媒体业务系统四部分组成,其功能如下:

(1)移动流媒体门户网站:首先可以实现用户认证;
其次可以帮用户发现个性化的内容,并提供搜索功能。(2)移动终端:可以发现内容,并在该部分通过流媒体播放器播放内容。(3)传送网:主要是完成流媒体服务控制命令信息和数据内容信息的传输。传送网部分一般包括空中接口、无线接入网、IP分组核心网、Internet等。(4)后台流媒体业务系统:具有高性能的传输能力,包括流媒体内容创建子系统、流媒体播放子系统(包括流媒体服务器)和后台管理子系统等,主要进行流媒体内容的编解码,连接管理,创建和生成,媒体流的传输,用户管理、计费、业务综合管理等功能。

3 关键技术分析

无线网络环境下的流媒体传输系统中,影响流媒体播放质量的关键技术主要有:流媒体的网络传输协议、数据的编码/压缩的技术等。

3.1 流媒体的网络传输技术

(1)实时传输协议RTP、RTCP。RTP数据传输协议可以传输音视频、模拟数据等实时数据,提供端对端网络传输功能,侧重于实时传输数据,广泛应用于组播和点播德传输形式。RTP通常与RTCP 一起工作,RTP只包含RTP数据,不能为按顺序传送数据包提供会话源管理、流量控制及拥塞控制,能够提供这些服务的则是RTCP。RTCP包中含有已发送的数据包的丢包统计和网络拥塞等信息,它和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。(2)实时流协议RTSP。RTSP协议时一种文本协议,适合c/s模式,可以在客户端和服务器端进行实时流会话,它使用TCP和RTP完成数据传输。RTSP可以对流媒体提供诸如播放、暂停、快进等操作,它在进行多媒体数据传输时,客户机和服务器可同时发出请求。该协议应用较多,可以通过媒体服务器实现媒体检索、受邀进入会议、添加媒体到讲座中等功能。(3)网络上的资源预定协议RSVP。该协议的会话指有明确目的地址及传输层协议的数据流。RSVP的资源预留申请是由接受者提出的,并且是单向的。RSVP是在流所经路径上进行资源预留,从而保障该流的QoS的要求。音/视频数据流在进行网络传输时,要求一定的带宽,这样才能输出高质量的音/视频信息,而RSVP预留一部分网络资源(即带宽)就可以实现此要求。(4)MMS协议。该协议是用来访问并且流式接收Windows Media服务器中.asf文件的一种协议,MMS协议用于访问Windows Media发布点上的单播内容。MMS最大的特色就是支持多媒体功能,它以WAP无线应用协议为载体传送视频短片、图片、声音和文字,除了在手机间传送外,还可在电脑与手机之间传送。

3.2 流媒体的传输方式

流式传输技术主要指以流的方式在网络中传送音频、视频和多媒体文件的技术总称。当前,流式媒体的传输方式有两种:实时流式传输和顺序流式传输。

(1)实时流式传输。实时流式传输必须匹配媒体信号带宽能够,使媒体可被实时观看到。实时流传输总是实时传送,不仅支持随机访问,而且也特别适合现场事件。用户可以通过快进或者后退操作来观看前面或者后面的内容,但是该传输受网络影响较大。实时流式传输既需要特定服务器,也需要特殊网络传输协议。(2)顺序流式传输。顺序流式传输是按照顺序进行下载。用户在给定时刻,只可观看已经下载的部分,而不能跳到还未下载的前头部分。顺序流式传输比较适合高质量的短片段,不适合有随机访问要求的视频,是一种点播技术。因为其不需要其他特殊协议,依靠标准的HTTP服务器便可发送这种形式的文件,因此经常被称作HTTP流式传输。

3.3 数据的编码/压缩的技术

(1)视频编码。3GPP UMTS视频媒体编解码技术规范是ITU-T H.263,它支持MPEG-4解码器。H.264是一种压缩动态图像数据的“编解码器”程序,它具有存储容量小、较高的视频质量、容易进行网络传输等优点。H.264设计简洁,更容易在视频电视、视频会议中实现。(2)音频编码。移动流媒体业务设计必须满足系统编码的基本要求,音频编码应支持3G2、MP4、3GP、RM和WMV格式的点播、直播、下载。音频媒体编解码方面包含4种:EnhancedaacPlus,ExtendedAMR-WB,MPEG-4AACLowComplexity(AAC-LC),MPEG4AACLongTermPrediction(AAC-LTP)。

3.4 移动流媒体业务

移动流媒体业务根据内容的播放形式可分为流媒体点播、流媒体直播、下载播放三种业务类型。

(1)流媒体点播。流媒体点播也称交互式视频点播,就是利用各种技术把事先录制好内容的描述信息及链接放置在流媒体的门户网站上。它让用户由过去被动的收看节目转为了主动,可以对自己感兴趣的内容在门户网站上按需收看和任意播放。点播的内容主要包含影视图像、静态图像以及声音文字等。(2)流媒体直播。流媒体直播是将实时信号压缩成相应的数字信号,经流媒体编码服务器发送到每一个请求的客户端。流媒体直播利用的是点对多点的传播功能,只需将信号发送一次,其它用户对信号的所求则可通过复制获取,不需要为每个用户单独发送。

4 移动流媒体技术的应用

随着移动通信技术的发展及3G技术的逐步成熟,移动流媒体业务开创了通信与互联网、视频融合的新纪元,它越来越多的被广大用户所认可并使用,移动流媒体技术主要应用于以下几个方面:

(1)3G手机。用户可以利用3G手机通过小额支付下载,试听运营商联合唱片公司每星期发布Pop Music片段。利用3G手机通广播形式,用户还可以收看各种电视节目,如卡通、精彩片段、节目预告、搞笑短片等,在满足不同用户需求的同时,也节省了开支。(2)广电直播。随着3G技术的推进和三网融合的实现,移动流媒体技术也被应用到广电行业中。据了解,江苏省和浙江卫视在2010年就实现了3G技术在电视新闻直播的应用。(3)企业宣传。移动流媒体技术也大量的应用于企业宣传视频中,如商业广告、企业形象宣传、公司及旅游景点介绍等。教育部门也利用流媒体技术进行远程教育、学术交流、优质资源共享等业务,极大地提高了教师素质及自身发展。

5 总结

随着网络技术及无线通信协议快的速发展,音频、视频和数据的无线传输已成为当今社会的亮点。移动运营商可以为用户随时、随地地发送宽带数据和接受应用业务,因此移动流媒体业务必将成为最吸引用户的业务之一。移动流媒体作为一种新的移动数据增值业务,不仅为运营商提高了营业收入,而且也为内容提供商和SP的营业提高了收入。

参考文献:

[1]李军,冯开江.流媒体服务-广电网络业务的新热点[J].有线电视技术,2004,15.

[2]赵晓焱,谢自梅.流媒体在移动通信中的应用[J].中国教育技术装备,2O12,3.

[3]张顺利.移动流媒体业务在3G通信时代的应用[J].软件导刊,2009,9.

作者简介:史兴燕(1979-),女,河南郏县人,讲师,硕士,主要研究方向:计算机应用技术、系统设计、多媒体技术等。