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流媒体技术介绍

随着中国移动推出的“手机电视”等新业务的不断发展，流媒体技术越来越受到运营商的关注。移动流媒体业务的开展给移动增值服务带来了新的希望，GPRS/EGPRS无线网络的发展也使得流媒体技术可以被用到无线终端设备上。在中国移动的EGPRS外场测试规范中就有流媒体业务的测试项目，本周我们来对流媒体技术进行介绍，并初步探讨流媒体优化的一般方法。

1）什么是流媒体

如果将文件传输看作是一次接水的过程，过去的传输方式就像是对用户做了一个规定，必须等到一桶水接满才能使用它，这个等待的时间自然要受到水流量大小和桶的大小的影响。而流媒体传输则是，打开水头龙，等待一小会儿，水就会源源不断地流出来，而且可以随接随用，因此，不管水流量的大小，也不管桶的大小，用户都可以随时用上水。从这个意义上看，流媒体这个词是非常形象的。

流媒体简单来说就是应用流技术在网络上传输的多媒体文件，而流技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网站服务器，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器后才可以观看的网络传输技术。该技术先在使用者端的电脑上创造一个缓冲区，于播放前预先下载一段资料作为缓冲，当网络实际连接速度小于播放所耗用资料的速度时，播放程序就会取用这一小段缓冲区内的资料，避免播放的中断，也使得播放品质得以维持。

2）当前流媒体技术的三大公司

微软

ASF（Advanced Stream Format）。这类文件的后缀是.asf和.wmv，与它对应的播放器是微软公司的 “Media Player”。用户可以将图形、声音和动画数据组合成一个ASF格式的文件，也可以将其他格式的视频和音频转换为ASF格式，而且用户还可以通过声卡和视频捕获卡将诸如麦克风、录像机等外设的数据保存为ASF格式。

RealNetworks

RealMedia，它包括RealAudio、RealVideo和RealFlash三类文件，其中RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据，RealVideo用来传输不间断的视频数据，RealFlash则是RealNetworks公司与Macromedia公司联合推出的一种高压缩比的动画格式，这类文件的后缀是.rm，文件对应的播放器是“RealPlayer”。

苹果

QuickTime。这类文件扩展名通常是 .mov，它所对应的播放器是“QuickTime。”

此外，3GP（3GP是一种3G流媒体的视频编码格式，主要是为了配合3G网络的高传输速度而开发的 ）、MPEG、AVI、DVI、SWF等都是适用于流媒体技术的文件格式。

3）移动流媒体的三种业务类型

Ø 流媒体点播(VOD)

内容提供商将预先录制好的多媒体内容编码压缩成相应格式，存放在内容服务器上并把内容的描述信息以及链接放置在流媒体的门户网站上。最终用户就可以通过访问门户网站，发现感兴趣的内容，有选择地进行播放。

Ø 流媒体直播

流媒体编码服务器将实时信号编码压缩成相应的格式，并经由流媒体服务器分发到用户的终端播放器。根据实时内容信号源的不同，又可以分为电视直播、远程监控等。

Ø 下载播放

用户将流媒体内容下载并存储到本地终端中，然后可以选择在任意时间进行播放。对于下载播放，主要的限制指标是终端的处理能力和终端的存储能力，内容提供商可以制作出较高质量的视音频内容(高带宽、高帧速率)，但需要考虑内容的下载时间及终端的存储空间。

4）移动流媒体的编解码类型

依据3GPP的PSS规范，GPRS/EDGE/UMTS系统的移动分组流媒体支持的编码类型包含视频、音频、静态图像、位图、向量图、普通文本和定时文本等，其中音频和视频的编解码类型可以有多种组合 ：

视频的媒体编解码类型 ：

H.263

MPEG-4

H.264

音频媒体编解码类型 ：

Enhanced aac Plus；

Extended AMR-WB；

MPEG-4 AAC Low Complexity (AAC-LC)；

MPEG4AACLongTermPrediction(AAC-LTP)。

5）移动流媒体协议栈

Ø 视频、音频等流媒体数据主要通过RTP/UDP承载；

Ø 静态的图像、文本则可以使用HTTP进行承载 ；

Ø 对于能力交换（Capability Exchange）和表示描述（Presentation Description）可以使用HTTP或者RTSP进行封装，这取决于不同的实现方式 ；

Ø RTSP和SDP用于会话建立和控制，MIME描述媒体类型，RTP是流媒体负载的传输协议。

RTSP:

流媒体业务使用RTSP协议来进行会话的建立和控制 。RTSP协议通信是一种有状态的通信，在语法及操作上均与HTTP／1.1 很相似。在使用RTSP时，客户机和服务器均可发出请求，也就是说RTSP可双向服务，而HTTP的请求是由客户机发出，服务器进行响应。RTSP的主要命令包括DESCRIBE，PLAY，PAUSE，SET-PARAMETER，TEARDOWN，OPTIONS，SETUP；

3GPP的PSS规范中对于RTSP协议在移动分组流媒体中的应用定义了一些扩展字段，主要包括：
　　Range头字段，并在PLAY的响应中包含这个字段；
　　Bandwidth头字段；
　　3GPP-link-Char头字段：用于移动流媒体客户端向移动流媒体服务器报告无线链路特性；
　　3GPP-Adaptation头字段：用于移动流媒体客户端设置速率自适应参数；
　　QoE头字段：用于移动流媒体客户端和服务器协商移动流媒体客户端应发送哪些QoS Metrics，以什么样的频率发送以及如何取消发送这些Metrics；
　　Video Buffering头字段：用于Buffer的管理。

RTP：

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的典型应用建立在UDP上，但也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。RTP本身只保证实时数据的传输，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。
另外Real公司有自己的专有协议RDT。也有用HTTP协议的。

RTCP：

RTCP负责管理传输质量在当前应用进程之间交换控制信息。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包，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，能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，适合传送网上的实时数据。

RTCP包的主要类型包括：

　　SR：发送报告，发送者的发送和接收信息的统计；
　　RR：接收报告，非发送者的接收信息的统计；
　　SDES：信息源的描述；
　　BYE：会话参与者会话结束标志；
　　APP：某种应用功能。

能力交换协议

在移动流媒体业务中，终端能力协商是一个重要的功能，它使得流媒体服务器可以提供广泛的内容给多种类型的客户端设备。其另一个重要功能是在不同版本的移动流媒体间提供平滑转换。因此，移动流媒体客户端和服务器应支持能力交换。用户终端档案服务器（User Agent Profile）用于存储用户参数和设备功能信息。这些信息可用于控制如何向移动用户提供流媒体内容。

SDP：

RTSP需要一个表示描述（Presentation Description），以便说明一个流媒体会话的基本属性，包括媒体类型和格式、所需要的传输带宽、播放的时间范围、所需Buffer信息等。作为在移动网络中应用的一种带宽和时延敏感的业务，这些信息对于保证移动终端用户的业务感受是非常重要的。

3GPP的PSS规范中使用SDP协议实现RTSP的表示描述，并对SDP进行了必要的扩展，以便满足流媒体业务在移动网络中QoS需求。

SDP消息中包含两层：会话层和媒体层。一个会话描述中可能包含一个或多个媒体层的信息。SDP消息的基本内容包括：
　会话信息：
　　　会话名和目的；
　　　会话时间；
　　 会话使用的带宽；
　　　会话的用户信息；
　媒体信息：
　　　媒体类型，例如：视频或音频；
　　　传输协议，例如：RTP/UDP/IP；
　　　媒体格式，例如：H.263视频或者MPEG视频；
　　 多播地址和媒体传输端口（IP多播会话）；
　　 IP单播会话的联系地址和媒体传输端口等。

初步探讨流媒体优化的一般方法

1）搭建流媒体测试环境

如上图所示，首先需要在现网搭建一个流媒体测试环境，可以选择把流媒体服务器放在CMNET上，绕过WAP网关。也可以选择把流媒体服务器放在WAP网关后面，通过cmwap接入。服务器的硬件平台可以用一个台式机，操作系统安装Windows 2003 Server R2标准版，服务软件安装Helix Server，片源格式为3GPP，码率为：64Kbps（与CMCC规范中对片源的要求相符）

2）数据采集

数据的获取

Ø Gn或者Gi抓取数据包

Ø 主动用多个品牌的手机测试

主要的工具

Ø Andycap

Ø StreamingMax

Ø Wireshark

Ø IP dump installed on S60 mobile

Ø K1297

3）可以优化的项目

主要优化内容

Ø 流媒体服务器log分析

Ø 流媒体参数分析与优化

Ø 错误状态码分析

可选优化内容

Ø 防火墙策略优化

Ø SGSN关于流媒体流量的QOS优化

Ø GGSN关于流媒体流量的QOS优化

Ø HLR Profile优化

Ø 端到端的QOS设置