移動流媒體技術及其在3G移動通信中的應用

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  隨著第三代移動通信網絡技術的發(fā)展,移動終端功能的增強和移動業(yè)務應用內容的豐富,各種無線應用將極大地豐富人們的日常工作和生活。近年來,從短信到彩信、彩e、彩鈴、手機游戲等,移動增值業(yè)務的種類日益豐富。但總體來看,當前移動通信網絡提供的主要是以圖像和文字為主的靜態(tài)內容。隨著移動通信網絡向3G逐步的演進,融合語音、文字、圖像多種形態(tài),為用戶提供更為有聲有色的手機電視、視頻點播等移動流媒體業(yè)務,成為移動增值業(yè)務發(fā)展的必然趨勢。移動流媒體業(yè)務就是在這種情況下應運而生的一種頗具吸引力的新業(yè)務。

  一、流媒體的出現(xiàn)和發(fā)展

  所謂流媒體是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆诰W絡上傳輸?shù)拿襟w格式。流媒體在播放前并不下載整個文件,只將開始部分內容存入內存,在計算機中對數(shù)據包進行緩存并使媒體數(shù)據正確地輸出。流媒體的數(shù)據流隨時傳送隨時播放。近幾年來,基于寬帶有線網絡的流媒體技術應用獲得了長足發(fā)展,基于移動通信網絡的流媒體技術也日益走向成熟。

  當前,一些移動流媒體業(yè)務已經能夠在2.5G網絡上實現(xiàn),3G網絡將為移動流媒體業(yè)務發(fā)展提供更有效的支撐。由于3G網絡擁有更高的數(shù)據傳輸速率和數(shù)據業(yè)務支撐能力,3G運營商不僅可以向用戶提供高質量的語音業(yè)務,而且還能夠提供高速率的流媒體業(yè)務。從全球來看,隨著3G商用進程的加快,日本和韓國以及歐美地區(qū)的一些移動運營商已相繼推出了基于移動流媒體技術的視頻業(yè)務,移動流媒體業(yè)務已成為3G網絡的核心業(yè)務和熱點業(yè)務。從實際應用的情況來看,移動流媒體可提供點播、直播、下載播放三種業(yè)務形式。其中,點播應用主要包括電影片花、精彩片斷、MTV等;直播包括電視節(jié)目、視頻監(jiān)控、重大賽事、音樂現(xiàn)場會等;下載播放比較適合于那些非在線、對音視頻質量要求較高的多媒體節(jié)目。面向未來,人們對移動流媒體業(yè)務充滿了美好的期待。目前移動流媒體業(yè)務還處于起步階段,但其發(fā)展前景十分看好。隨著移動通信網絡和技術的不斷發(fā)展,移動流媒體業(yè)務必將成為移動增值業(yè)務發(fā)展的主流。

  二、移動流媒體業(yè)務的系統(tǒng)結構

  典型的移動流媒體業(yè)務系統(tǒng)結構主要包括:流媒體終端(客戶端)、移動通信接入網、移動通信分組核心網、IP網絡、流媒體內容服務器、流媒體內容緩沖服務器、直播內容采集服務器、用戶終端檔案服務器、接入門戶、綜合業(yè)務管理平臺、DRM(數(shù)字版權管理)服務器等。其中,流媒體內容服務器(包括媒體制作和內容管理)、內容緩沖服務器和直播內容采集服務器是移動流媒體系統(tǒng)的核心功能實體,而用戶終端檔案服務器、綜合業(yè)務管理平臺(或業(yè)務管理服務器)、DRM服務器以及接入門戶等作為公共的業(yè)務功能實體,構成了流媒體服務器的外圍功能實體。移動流媒體業(yè)務的系統(tǒng)結構如圖1所示。


  
圖1 移動流媒體業(yè)務的系統(tǒng)結構


  l 內容服務器為移動流媒體業(yè)務平臺的服務器,是提供移動流媒體業(yè)務的核心設備,主要負責移動流媒體內容的保存、編輯、格式轉換等,功能還應包含SP/CP和用戶的管理等方面。

  l 緩沖服務器用于在運營商無法直接提供內容,而需要在用戶訪問的時候向流媒體內容服務器獲取內容并進行緩存。在用戶訪問并播放遠端的流媒體內容時,內容緩沖服務器使得媒體內容更靠近用戶,可以平滑IP網絡造成的時延抖動。

  l 直播內容采集服務器對電視信號或實時監(jiān)控信號進行編碼,將需要傳送的內容自動制作編碼成符合用戶使用要求的流媒體數(shù)據流,并轉發(fā)給流媒體終端。它可與內容服務器合設,也可單獨設置。

  l 用戶終端檔案也可以稱為用戶設備能力數(shù)據庫,主要用于終端的流媒體業(yè)務支持能力協(xié)商。

  l DRM服務器(數(shù)字版權管理)負責流媒體內容的數(shù)字版權管理,可以是移動流媒體業(yè)務專用的DRM服務器,也可以作為公共的DRM服務器為其他業(yè)務提供數(shù)字版權管理的功能。

  l 綜合業(yè)務管理平臺負責SP/CP的管理,包括鑒權和認證等。

  l 接入門戶可實現(xiàn)用戶瀏覽移動流媒體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、流媒體業(yè)務預覽和查詢界面等功能,還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。

  三、移動流媒體業(yè)務的實現(xiàn)流程

  移動流媒體業(yè)務允許移動通信網的合法用戶通過移動終端以WAP或Web方式登錄到流媒體業(yè)務平臺門戶網站上,對流媒體內容進行瀏覽或搜索并對指定內容進行下載播放或者在線播放,同時生成與之對應的使用記錄用作服務計費和數(shù)據統(tǒng)計。移動流媒體業(yè)務也可以與移動通信網其他業(yè)務結合使用,使其他業(yè)務新增流媒體功能,比如可以為傳統(tǒng)的電話會議增加視頻流功能從而實現(xiàn)電視會議廣播服務等。

  移動流媒體業(yè)務的實現(xiàn)包括業(yè)務提供和業(yè)務使用兩大部分。

  l 業(yè)務提供指流媒體業(yè)務系統(tǒng)要處理不同類型、不同標準的流媒體格式文件,向不同需求和不同終端類型用戶提供個性化的流媒體點播或直播服務以及流媒體廣播服務。

  l 業(yè)務使用包括內容發(fā)現(xiàn)和業(yè)務使用兩個基本過程。內容發(fā)現(xiàn)是指用戶使用支持流媒體業(yè)務的手機或其他移動終端,訪問流媒體業(yè)務門戶網站,通過頁面瀏覽、分類查找或直接搜索等功能發(fā)現(xiàn)流媒體內容的過程;業(yè)務使用是指用戶發(fā)現(xiàn)指定流媒體內容后進一步使用流媒體業(yè)務的過程,包括流媒體內容的在線播放、流媒體內容下載播放以及收看實時流媒體廣播服務等。

  四、移動流媒體業(yè)務的協(xié)議棧

  1.實時傳輸協(xié)議(RTP)

  RTP是針對多媒體數(shù)據流的實時傳輸協(xié)議,一般用于一對一或一對多的傳輸情況下,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,但也可以在TCP或ATM等其他協(xié)議之上工作。當應用程序開始一個RTP會話時將使用兩個端口:一個給RTP,一個給RTCP。RTP本身并不能為按順序傳送數(shù)據包提供可靠的傳送機制,也不提供流量控制或擁塞控制,它依靠RTCP提供這些服務。通常RTP算法并不作為一個獨立的網絡層來實現(xiàn),而是作為應用程序代碼的一部分。

  2.實時傳輸控制協(xié)議(RTCP)

  RTCP和RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務。在RTP會話期間,各參與者周期性地傳送RTCP包。RTCP包中含已發(fā)送數(shù)據包的數(shù)量、丟失的數(shù)據包數(shù)量等統(tǒng)計資料。因此,服務器可以利用這些信息動態(tài)地改變傳輸速率,甚至改變有效載荷類型。RTP和RTCP配合使用,能以有效地反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化,因而特別適合傳送網上的實時數(shù)據。

  3.實時流協(xié)議(RTSP)

  RTSP定義了一對多應用程序如何有效地通過IP網絡傳送多媒體數(shù)據。RTSP在體系結構上位于RTP和RTCP之上,它使用TCP或RTP完成數(shù)據傳輸。使用RTSP時,客戶端和服務器都可以發(fā)出請求。

  4.會話描述協(xié)議(SDP)

  SDP只是一種用于會話描述的格式(協(xié)議),它并不是一個傳輸協(xié)議,也不包含在媒體的編解碼之中,而是用于在不同傳輸協(xié)議間傳遞消息的通知協(xié)議,其主要目的是解決多媒體會話通知、邀請和媒體會話的其他初始化工作。

  5.資源預訂協(xié)議(RSVP)

  音視頻數(shù)據流對網絡的延時比數(shù)據業(yè)務更敏感,如何在網絡中傳輸高質量的音視頻信息,除了帶寬要求之外,還需其他條件。RSVP(ResourceReservationProtocol)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),如網絡視頻會議工具vic就集成了RSVP。

  五、移動流媒體業(yè)務發(fā)展尚存在諸多制約因素

  雖然移動流媒體業(yè)務擁有良好的發(fā)展前景,但應當看到,國內手機電視等移動流媒體業(yè)務尚處于概念宣傳期和業(yè)務導入期,離規(guī);逃眠有較大的距離。業(yè)界人士認為,當前移動流媒體業(yè)務發(fā)展尚面臨網絡技術、標準化、終端和產業(yè)政策等諸多方面的障礙,而這些障礙需要隨著網絡的演進,由產業(yè)鏈各方共同來解決。

  從網絡技術的角度來看,手機電視等移動流媒體業(yè)務對網絡帶寬的要求比較高。目前,國內移動運營商雖然已經能夠提供基于現(xiàn)有2.5G網絡的手機電視等移動流媒體業(yè)務,但受網絡帶寬所限,圖像、聲音效果尚不盡如人意,用戶能夠使用的移動流媒體業(yè)務的種類還非常有限。因此,網絡帶寬無疑是制約移動流媒體業(yè)務發(fā)展的關鍵因素。

  從終端的角度來看,支持流媒體服務的手機終端不僅需要語音芯片,而且需要有處理視頻的芯片,使得手機價格不菲,成為手機視頻普及的一大瓶頸。

  此外,從國內的情況來看,移動運營商提供手機電視等移動流媒體服務還面臨著行業(yè)監(jiān)管政策的制約。長期以來,國內廣電行業(yè)與通信行業(yè)各自獨立、互不進入。目前國家規(guī)定,所有的視頻業(yè)務都由廣電部門進行管理,只有廣電部門批準、授權的部門和機構才能發(fā)布視頻內容。值得關注的是,2005年5月,經國家廣電總局批準,上海文廣新聞傳媒集團下屬的上海電視臺獲得國內首張IPTV網絡電視牌照,同時還獲準經營手機電視業(yè)務,這無疑是一個十分積極的信號。今后在手機電視等移動流媒體業(yè)務領域,移動運營商與廣電部門之間如何建立良好的合作機制和商業(yè)模式,仍需要雙方進行積極的探索。特別是在3G即將商用的情況下,如何盡快從政策法規(guī)和管理層面為手機電視等移動流媒體業(yè)務發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境,進一步推動廣電部門與電信部門的開放與合作,是當前政府管理部門必須面對的課題。

  六、結束語

  隨著3G移動通信技術的逐漸成熟以及3G網絡設備和終端設備的不斷完善,移動通信網不僅能夠提供傳統(tǒng)的語音業(yè)務,還能提供高速率的寬帶視頻業(yè)務,支持高質量的語音、分組數(shù)據業(yè)務以及實時視頻傳輸。由信息產業(yè)部組織的大規(guī)模3G試驗驗證了3G時代多樣化業(yè)務應用的可行性,試驗結果表明移動流媒體業(yè)務是能大大提高用戶通信體驗的優(yōu)秀業(yè)務之一。

  隨著無線通信技術的不斷發(fā)展,移動運營商可以為用戶提供基于移動流媒體技術的豐富應用?梢噪S時隨地在移動終端上點播和下載高質量的音樂和MTV,收看收聽電視臺的直播節(jié)目,欣賞精彩的電視劇和電影片,體驗激烈的體育賽事,實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控和交通路況查詢以及開展各行各業(yè)的專項應用。隨著技術的普及和發(fā)展,移動流媒體業(yè)務將在某種程度上改變人們的生活方式,進一步開拓獲取信息和休閑娛樂的途徑。我們完全有理由相信,隨著3G牌照的發(fā)放,無線數(shù)據增值業(yè)務將為我們帶來一個無限美好的未來,手機電視等移動流媒體業(yè)務將成為未來移動運營商新的市場增長點。


----《通信世界》

作者:山東移動通信規(guī)劃設計研究院 李相周   

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