移动流媒体视频直播技术介绍
2015/6/10 20:47:33 点击：
多媒体通信技术已广泛应用于社会的各个行业、各个领域，影响着人类的生活方式和生活质量，多媒体技术在电话网 ( 包括固定和移动电话网 ) 、广电网、计算机网上的应用取得了迅猛发展。在 Internet 上流媒体技术广泛应用，如视频点播、在线影院、远程医疗、远程教育、交互式电视等，满足各个行业网络化发展的需要。 由于多媒体技术的日渐成熟、手机技术的突破以及移动骨干网的扩容，给无线终端带来新的机遇和挑战，也给用户带来新的视听感受。
• 流媒体技术介绍
流媒体指在 Internet/Intranet 中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。 流媒体的核心部分是传输协议和文件格式。流式传输的实现有特定的实时传输协议，其中包括 Internet 本身的多媒体传输协议，以及一些实时流式传输协议等，只有采用合适的协议才能更好的发挥流媒体的作用，保证传输质量。 IETF （ Internet 工程任务组， Internet 规划与发展的主要标准化组织）已经设计出几种支持流媒体传输的协议。以下是几种传输协议的介绍：
1 实时传输协议 RTP
RTP（Real-time Transport Protocol）是用于Internet 上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据，但RTP也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。当应用程序开始一个RTP 会话时将使用两个端口：一个给RTP，一个给RTCP。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。通常RTP算法并不作为一个独立的网络层来实现，而是作为应用程序代码的一部分。
2 实时传输控制协议RTCP
RTCP(Real-time Transport Control Protocol)和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。
3 实时流协议RTSP
实时流协议 RTSP(RealTime Streaming Protocol)是 由Real Networks和Netscape共同提出的，该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成数据传输。
4 RSVP协议
RSVP(Resource Reserve Protocol)是正在开发的Internet上的资源预订协议，使用RSVP能在一定程度上为流媒体的传输提供QoS，它是不传输数据的。
RealSystem遵循上述所有传输协议。
• 移 动流媒体的基本业务和 编码基本要求
移动流媒体基本业务可以分为以下三种典型业务模式：点播、直播、下载。 RealSystem能很好的实现这三种业务。
移动流媒体相对于互联网上的流媒体有一些区别，兼容的格式更多，功能更强。要求在 20K、30K码率的基础上能达到一定的视频效果。
移动流媒体系统编码基本要求 :
• 视频编解码应支持 H.264 和 MPEG-4
• 在 QCIF （ 176 × 144 ）， 65K 色模式下视频帧频不低于 12 帧 / 秒
• 音频编解码应支持 G.723.1 、 AMR 、 AAC 、 MIDI 和 13K QCELP 编码
• 可选支持 EVRC 、 MP3 和 SMV 格式
• 要保证视频和音频的同步
• 支持 3g2 、 mp4 、 3gp 、 RM 和 WMV 格式
RealSystem 支持目前联通 CDMA 网和中国移 GSM 网要求的所有流媒体格式。
RealSystem 的编码有其独有的特点： RealSystem 采用可扩展视频技术作为其主要视频编解码，利用基于小波变换技术的 Real 专用算法，如连接速率低于编码时采用的速率，播放时服务器端丢弃不重要的信息，播放器解码尽可能还原视频质量。通过 SVT(scalablevideotechnology) 技术可以让速度较慢的电脑或手机不需要解开所有的原始图像数据也能流畅地观看节目；双向编码技术类似于可变化特率 (VBR) ，根据带宽的限制选择最优化压缩码率。为了更好地适应在网上传播，它还可以根据带宽来选择最佳压缩比率的 Real 文件， RealSystem 的编码工具能将多媒体信息记录成不同码率存在同一个文件，这就是所谓的 SureStream( 智能流 ) 技术。
• 基于 RealSystem的移动流媒体平台的系统实现
3.1 系统实现方案
由于 RealSystem 具有上述的诸多优点，是实现移动流媒体平台一种比较好的选择方案，用 RealSystem 搭建的流媒体平台实现如下图：
根据不同的业务内容，在交换机上划分了不同的网段。
管理网段：设置了 2台SUN F480作为多媒体管理平台服务器，采用SUN 3510磁盘阵列，形成HA架构。设置一台SUN F240作为PORTAL SERVER。
点播 /直播网段：设置了16台点播/直播服务器，8台备份点播/直播服务器，服务器采用PC SERVER，REDHAT LINUX操作系统，通过4层交换机实现业务的负载均衡。
下载网段：设置了 8台下载服务器，4台备份下载服务器，服务器采用PC SERVER，REDHAT LINUX操作系统，通过4层交换机实现业务的负载均衡。
内容分发网段：设置了 2台内容分发服务器，1台备份内容分发服务器，服务器采用SUN F240，配置了SUN 3510磁盘阵列作为内容存储设备，通过4层交换机实现业务的负载均衡。
采编服务器：设置一台 PC SERVER作为采编服务器，配置视频捕捉卡，对直播节目源进行编码。
上述方案在单节点情况下满足 2万用户 并发使用下载服务， 3万用户 并发使用点播 /直播服务，采用50%的冗余服务器。如果有更多用户，则要扩展多节点模式。 系统采用多节点服务器来减轻中心服务器的压力，用户连接时系统总是寻找最近的流媒体服务器，如果该服务器上没有才从中心服务器复制。实况直播时采用这种结构进行分流，中心服务器将实况流传给所有节点服务器； Vod点播时流媒体服务器具有 Cache 功能，当后一个用户点播的和前一个用户点播内容相同时，不需要重新打开，节省时间，加快速度。
3.2 系统功能特点
1) 对网络带宽的适配功能
对于移动用户，在同一地点的不同时间或在同一时间的不同地点所能使用的网络带宽会有很大不同，所以用统一带宽速率压缩的内容无法满足不同用户的实时播放需求。流媒体业务应根据用户的实际使用状况，提供带宽适配的功能。当用户在播放流媒体内容时，流媒体业务平台能够探测用户当前的实际带宽，然后把以接近实际带宽速率压缩的内容发送给用户，保障用户能够在不同的带宽情况下都能看到无中断的播放。
2) 负载均衡功能
当流媒体系统有多个流媒体服务器时，系统具备为用户的流媒体服务请求选择最合适的流媒体服务器的能力。
3) 流媒体服务的中断和续传
无线传输由于其网络的特殊性，容易出现阻塞和中断，影响用户观看，RealSystem提供断点续传功能，用户可从断点处往下观看，而不用从头开始观看。
4) 容错功能
无线电传播环境恶劣或用户处于移动状态等诸多因素，均能造成无线电传播的损耗。多媒体信息经过压缩后对错误特别敏感，所以多媒体信息通过无线信道传播时，极易出现错误。 RealSystem通过采用带宽冗余和丢包重发机制来保证容错。
5) 跨平台性
Real同微软相比，比较有优势的地方是Real的服务器和客户端的平台比较广泛，UNIX,LINUX,WINDOWS NT，都可以支持，并且在UNIX的平台上能够支持很多的用户，达到很稳定的效果。
四、 结语
随着 3G 、4G等高速移动通信技术的逐渐成熟，同时手机、 PDA 等移动通信设备的不断完善，移动通信网已不仅能够提供传统的语音业务，还能提供高速率的带宽视频业务，支持高质量的语音、分组数据业务以及视频业务，流媒体技术将在移动通信中获得广泛应用，最终发展成为移动多媒体业务的主流。
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