構(gòu)建可擴(kuò)展寬帶流媒體應(yīng)用支撐環(huán)境

中國(guó)電信集團(tuán)北京研究院 楊明川 解沖鋒

1. 前言

　　流媒體指在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體。所謂流式傳輸是指流媒體的播放并不要求下載完整個(gè)文件，而僅需要將開始部分緩存，然后就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流隨時(shí)傳送隨時(shí)播放。流媒體技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于它減少了用戶的等待時(shí)間。同時(shí)支持類似實(shí)況轉(zhuǎn)播的媒體傳播方式。

　　流媒體業(yè)務(wù)的質(zhì)量依賴于網(wǎng)絡(luò)的傳輸條件、流媒體的傳輸控制、媒體的編碼壓縮效率及客戶端的解碼等幾個(gè)因素。以傳輸條件為例，在56K的窄帶網(wǎng)絡(luò)上，傳輸一個(gè)1分鐘的中等質(zhì)量的視頻文件至少需要30分鐘，這使得實(shí)時(shí)的傳輸視頻幾乎是不可能的。而音頻流的傳輸（如IP電話），盡管對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的要求不高，但是對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲的非常敏感。因此，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜萘渴侵萍s流媒體發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

　　近年來，隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，特別是寬帶接入技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i正在被打破，實(shí)時(shí)的高質(zhì)量流媒體傳輸成為可能。這為流媒體的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。另外，音頻和視頻編解碼技術(shù)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)流媒體協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化也為流媒體的廣泛應(yīng)用起到重要的促進(jìn)作用�；�于流媒體傳輸?shù)膽?yīng)用得到了越來越多的重視,可以預(yù)計(jì)，流媒體應(yīng)用必將成為未來高速網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用之一。

2. 流媒體應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

　　廣義的說，基于流媒體傳輸?shù)膽?yīng)用都可以稱為流媒體應(yīng)用。目前主流的流媒體應(yīng)用包括視頻點(diǎn)播（VOD）、IP TV、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。目前，在Internet上和寬帶社區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上開展流媒體業(yè)務(wù)已經(jīng)比較流行，主要的形式是VOD和在線電視、遠(yuǎn)程教學(xué)和視頻會(huì)議也得到了極大的關(guān)注。一個(gè)廣闊的流媒體業(yè)務(wù)的市場(chǎng)正在形成和壯大。

　　一個(gè)完整的寬帶流媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用需要至少包含三個(gè)部分的功能：1）業(yè)務(wù)提供，即通過功能的整合向用戶提供完整的業(yè)務(wù)，例如遠(yuǎn)程教學(xué)等；2）管理，管理包括對(duì)用戶的管理，對(duì)內(nèi)容的管理，還包括認(rèn)證，授權(quán)，記賬，計(jì)費(fèi)等；3）傳輸，在承載網(wǎng)上有效的傳輸流式媒體內(nèi)容是業(yè)務(wù)提供的基礎(chǔ)。

　　目前，寬帶流媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用主要基于特定的流媒體應(yīng)用類型，例如VOD或者遠(yuǎn)程教學(xué)，應(yīng)用的類型比較單一，規(guī)模也較小,盡管這種小型的、范圍比較狹窄的寬帶流媒體應(yīng)用也能支持上述的所有功能，但是這種小而全的模式有如下缺點(diǎn)：

　　功能不完整、性能和擴(kuò)展性較差。由于支持上述的全部功能的流媒體應(yīng)用需要的開發(fā)和運(yùn)行成本很高，因此，實(shí)際的系統(tǒng)通常會(huì)在功能和性能上有所折衷。

　　系統(tǒng)的規(guī)模有限，這里規(guī)模包括網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和用戶的規(guī)模。對(duì)于獨(dú)立的流媒體應(yīng)用而言，用戶資源是獨(dú)占的，用戶需要單獨(dú)的去發(fā)展，同時(shí)，用戶的范圍還受地理等其他因素的限制，因此，用戶的規(guī)模是有限的。同樣，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也受網(wǎng)絡(luò)成本等因素的限制，其規(guī)模有限。

　　開發(fā)周期長(zhǎng)，業(yè)務(wù)提供較慢。系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了開發(fā)周期長(zhǎng)，業(yè)務(wù)提供慢，特別是新的業(yè)務(wù)開發(fā)和提供能力較弱。

　　擴(kuò)展性差，對(duì)新的業(yè)務(wù)類型的增加和業(yè)務(wù)規(guī)模增長(zhǎng)的支持不足。

　　運(yùn)行和維護(hù)的成本高，應(yīng)用需要獨(dú)立負(fù)責(zé)所有的運(yùn)行和維護(hù)。

　　運(yùn)營(yíng)模式單一，不能有效的滿足市場(chǎng)的變化。對(duì)于需要利益回報(bào)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)而言，這一點(diǎn)尤為重要。

3. 寬帶流媒體應(yīng)用支撐環(huán)境

　　為了解決目前的寬帶流媒體業(yè)務(wù)提供在規(guī)模和擴(kuò)展性等方面的問題，一個(gè)方法是把管理和傳輸功能從業(yè)務(wù)提供的功能中獨(dú)立出來,這些功能構(gòu)成對(duì)寬帶流媒體應(yīng)用的支撐環(huán)境。其次，支撐環(huán)境由獨(dú)立的提供商運(yùn)營(yíng)，而應(yīng)用提供商可以專注于業(yè)務(wù)提供。通過支撐環(huán)境開展寬帶流媒體業(yè)務(wù)有如下的優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)應(yīng)用提供商而言：

　　應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)完整、強(qiáng)大的管理功能。這些功能由一個(gè)獨(dú)立的支撐環(huán)境提供。

　　應(yīng)用的開發(fā)周期短，應(yīng)用的開發(fā)可以集中于業(yè)務(wù)提供方面，有利于新應(yīng)用的開發(fā)。

　　應(yīng)用的運(yùn)行和維護(hù)成本小。應(yīng)用僅需要對(duì)業(yè)務(wù)提供部分進(jìn)行維護(hù)，同時(shí)通過標(biāo)準(zhǔn)的接口使用支撐環(huán)境的功能進(jìn)行管理。

　　支持大規(guī)模的應(yīng)用。通過支撐環(huán)境提供的流傳輸能力，支持大規(guī)模，大范圍的流媒體傳輸。

　　豐富的用戶資源。由于所有應(yīng)用的用戶共用一個(gè)統(tǒng)一的支撐環(huán)境，因此，每個(gè)應(yīng)用可以潛在的擁有大量的、大范圍的用戶。即通過支撐環(huán)境不同應(yīng)用可以共享用戶。同時(shí),如果支撐環(huán)境由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)，則應(yīng)用潛在的擁有該網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的所有用戶資源。

　　支持多種運(yùn)營(yíng)模式，應(yīng)用提供商可以根據(jù)市場(chǎng)要求和業(yè)務(wù)的特點(diǎn)選擇多種運(yùn)營(yíng)模式。

　　對(duì)用戶而言，統(tǒng)一的支撐環(huán)境方便了用戶的操作，用戶僅需要一點(diǎn)認(rèn)證就可以訪問全部（授權(quán)的）應(yīng)用，用戶的交費(fèi)和內(nèi)容的檢索也方便得多。

　　對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，支撐環(huán)境可以作為一個(gè)增值業(yè)務(wù)提供給用戶，增加了對(duì)用戶的吸引力。特別是對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供商而言，可以在提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)的同時(shí)，提供增值業(yè)務(wù)，提升在價(jià)值鏈上的位置。

　　總之，寬帶流媒體應(yīng)用支撐環(huán)境（簡(jiǎn)稱應(yīng)用支撐環(huán)境）滿足了寬帶流媒體業(yè)務(wù)提供價(jià)值鏈上的各個(gè)部分的要求，使得價(jià)值鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)利益的共享和合理的分配。應(yīng)用支撐環(huán)境可以把整個(gè)寬帶流媒體業(yè)務(wù)推向一個(gè)新的高度。

4. 應(yīng)用支撐環(huán)境的主要框架

　　從運(yùn)營(yíng)的角度，應(yīng)用支撐環(huán)境可作為一個(gè)獨(dú)立的可運(yùn)營(yíng)的業(yè)務(wù)平臺(tái)，它為寬帶流媒體應(yīng)用提供管理和傳輸服務(wù)，為用戶提供統(tǒng)一的訪問多個(gè)寬帶流媒體應(yīng)用的入口。

　　從業(yè)務(wù)提供的角度，應(yīng)用支撐環(huán)境是一個(gè)為寬帶流媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用提供支撐的平臺(tái)，包括管理平臺(tái)和傳輸平臺(tái)。它的功能類似于一個(gè)中間件系統(tǒng)，位于底層的承載網(wǎng)絡(luò)和上層的業(yè)務(wù)應(yīng)用之間，通過該平臺(tái)，寬帶流媒體應(yīng)用可以專注于業(yè)務(wù)提供，而不必考慮底層的傳輸細(xì)節(jié)，也不需要作復(fù)雜的管理。寬帶流媒體應(yīng)用可以通過標(biāo)準(zhǔn)的接口定義或者API實(shí)現(xiàn)對(duì)支撐環(huán)境的功能調(diào)用。

　　應(yīng)用支撐環(huán)境從功能上可以分為三個(gè)主要的部分：可擴(kuò)展的寬帶流媒體管理平臺(tái)，分布式寬帶流媒體傳輸平臺(tái)和應(yīng)用支撐環(huán)境應(yīng)用開發(fā)接口。應(yīng)用支撐環(huán)境的主要框架如下圖：

圖1 應(yīng)用支撐環(huán)境的體系結(jié)構(gòu)

　　如圖1所示，應(yīng)用支撐環(huán)境主要包括管理平臺(tái)、傳輸平臺(tái)和應(yīng)用開發(fā)接口（API）。寬帶流媒體應(yīng)用系統(tǒng)的支撐服務(wù)對(duì)象包括寬帶流媒體應(yīng)用、內(nèi)容（包括內(nèi)容的生成和存儲(chǔ)等）、客戶端系統(tǒng)（如媒體播放器）。各個(gè)提供商和用戶是寬帶流媒體業(yè)務(wù)價(jià)值鏈上的成員，它們和對(duì)應(yīng)的功能模塊用虛線連接。各種模塊之間的連線表示它們之間的交互接口（接口用短線標(biāo)明）。

圖2 應(yīng)用支撐環(huán)境的功能分解圖

　　應(yīng)用支撐環(huán)境其中，管理平臺(tái)主要包括用戶管理、應(yīng)用管理、內(nèi)容管理、計(jì)費(fèi)記賬管理、認(rèn)證/授權(quán)管理和測(cè)量/監(jiān)測(cè)/統(tǒng)計(jì)等功能。而傳輸平臺(tái)包括流傳輸服務(wù)、內(nèi)容分發(fā)和內(nèi)容緩存等。

5. 基于CORBA的應(yīng)用支撐環(huán)境實(shí)現(xiàn)

　　從圖1和圖2中可看出，應(yīng)用支撐環(huán)境是一個(gè)比較復(fù)雜的分布式系統(tǒng)。它要求在流媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用、管理平臺(tái)、傳輸平臺(tái)、客戶端系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的分布式協(xié)作，在管理平臺(tái)和傳輸平臺(tái)的內(nèi)部也存在不同模塊之間的分布式協(xié)作問題，因此，應(yīng)用支撐環(huán)境在本質(zhì)上是一個(gè)分布式協(xié)作計(jì)算環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)、不同模塊之間的協(xié)作和無縫集成，寬帶流媒體應(yīng)用支撐需要解決分布式通訊和遠(yuǎn)程對(duì)象控制等問題。

　　CORBA（公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)）是一個(gè)解決分布式計(jì)算環(huán)境（DCE，Distributed Computing Environment）中不同硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的互聯(lián)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)間軟件的互操作性等問題的中間件平臺(tái)。COBRA標(biāo)準(zhǔn)主要分為3個(gè)層次：對(duì)象請(qǐng)求代理、公共對(duì)象服務(wù)和公共設(shè)施。最底層是對(duì)象請(qǐng)求代理ORB，規(guī)定了分布對(duì)象的定義（接口）和語言映射，實(shí)現(xiàn)對(duì)象間的通訊和互操作；在ORB之上定義了很多公共服務(wù)，可以提供諸如并發(fā)服務(wù)、名字服務(wù)、事務(wù)(交易)服務(wù)、安全服務(wù)等各種各樣的服務(wù)；最上層的公共設(shè)施則定義了組件框架，提供可直接為業(yè)務(wù)對(duì)象使用的服務(wù)，規(guī)定業(yè)務(wù)對(duì)象有效協(xié)作所需的協(xié)定規(guī)則。

　　通過CORBA，應(yīng)用支撐環(huán)境的實(shí)現(xiàn)可以集中于各個(gè)功能模塊及其接口的實(shí)現(xiàn)，而通過標(biāo)準(zhǔn)的CORBA開發(fā)接口實(shí)現(xiàn)模塊之間，平臺(tái)之間的安全可靠的通訊。同時(shí)，基于CORBA的支撐環(huán)境提供了面向?qū)ο蟮膽?yīng)用開發(fā)接口，使得寬帶流媒體應(yīng)用的開發(fā)可以面向?qū)ο蟮姆绞竭M(jìn)行，簡(jiǎn)化了開發(fā)寬帶流媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用的工作。

6. 總結(jié)

　　通過把寬帶流媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)的管理和流傳輸功能獨(dú)立出來構(gòu)成一個(gè)可運(yùn)營(yíng)的、可擴(kuò)展的支撐系統(tǒng)。應(yīng)用支撐環(huán)境實(shí)現(xiàn)了具體業(yè)務(wù)和管理，具體業(yè)務(wù)和底層流傳輸?shù)姆蛛x。應(yīng)用支撐環(huán)境的提供商可以構(gòu)建大規(guī)模，高性能的支撐環(huán)境，并以此開展業(yè)務(wù)。而寬帶流媒體應(yīng)用可以快速、靈活地構(gòu)建業(yè)務(wù)提供應(yīng)用，利用支撐平臺(tái)的用戶資源，（流傳輸）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，強(qiáng)大的安全、管理等功能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的迅速有效開展。因此，應(yīng)用支撐環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)促進(jìn)寬帶流媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)的開展。并使得寬帶流媒體業(yè)務(wù)價(jià)值鏈上的各方都可以獲益。

　　對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商而言，利用其豐富的網(wǎng)絡(luò)和用戶資源，構(gòu)建應(yīng)用支撐環(huán)境具有明顯的優(yōu)勢(shì)，這樣，不僅可以吸引更多的用戶，還提高了它在價(jià)值鏈中的地位，可以獲得更高的收益。

　　總之，流媒體應(yīng)用支撐環(huán)境不僅在技術(shù)上是可行的，而且具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

摘自　中國(guó)電信網(wǎng)