視頻傳輸過程中移動流媒體技術的應用分析

南京寧眾人力資源咨詢服務有限公司 許穎紅 范青龍

自進入21 世紀以來，視頻傳輸已經被廣泛應用于各個領域之中，逐漸成為多媒體信息傳輸的核心。隨著移動通信朝著網絡環境深入發展，各種形式的無線應用使得人們的生活與工作更加豐富多彩?；诖耍疚年U述了視頻傳輸技術的應用模式、移動流媒體技術的含義、移動流媒體業務與制約因素，分析了移動視頻傳輸現狀與解決辦法，旨在促使移動流媒體技術可以在視頻傳輸中能夠得到更加廣泛地應用。

當網絡音頻技術與移動通信技術發展到一定程度后，移動流媒體技術便應運而生，它是將眾多網絡技術融合在一起后而產生的一種新技術。在對多媒體數據進行傳輸過程中，移動流媒體技術主要通過“流”的形式進行傳輸，首先將影像與聲音進行壓縮處理，然后再利用網絡進行傳輸，當客戶端播放緩存區已獲得的信息時，剩余部分將被多媒體視頻源源不斷地由服務器傳輸至客戶端。

1 視頻傳輸技術的應用模式

1.1 點到點的傳輸模式

雖然視頻傳輸模式比較多，但是最為簡單的是點到點傳輸模式，所謂點到點，也就是所說的單播，其主要分為單向傳輸與雙向傳輸兩種方式，被廣泛應用于視頻文件傳輸之中，同時，也可以應用于音頻傳輸之中[1]。作為一種單向的視頻傳輸形式，視頻點播通常是一個視頻文件為一個用戶提供單獨性服務。而雙向傳輸方式指的是通過兩個網絡終端進行傳輸。如：我們日常工作生活中常見的網絡電話就屬于雙向傳輸，這種傳輸方式對網絡帶寬消耗比較多，減少了網絡中能夠被加以利用的資源，不利于提升網絡使用率。

1.2 單點對無限點的多點傳輸模式

這種模式是一種廣播的方式，指的是服務器可以不通過選擇將視頻傳送給與其由關聯的任何節點，這種傳輸方式不需要對視頻傳輸路由加以控制，并且任何一個接收者都能夠收到視頻，但是其也存在著容易導致流量泛濫以及無法提供個性化服務等缺點。

1.3 單點對預先選定的多點傳輸模式

這是一種多播的形式，該形式只是將視頻發送至有視頻服務需求的用戶手中，這種傳輸方式有利于節省網絡資源，但是需要滿足以下條件方可進行：組成員登記操作、建立與維護機制以及較為完善的視頻多播路由選擇[2]。

1.4 多點對多點的傳輸模式

這種傳輸模式是一種會議的形式，主要廣泛應用于網絡會議之中。所謂網絡會議指的是兩個或者兩個以上的人或者群體，在不同地方應用傳輸線路與多媒體設備，互相傳輸聲音、影像以及文字資料等，從而可以實現即時溝通交流的目的。這種傳輸模式是將通信技術、計算機技術以及多媒體技術融合在一起的遠程異地通信形式。在應用該傳輸模式過程中，網絡會議系統以網絡平臺為基礎，通過實時的聲音、視頻以及其他多媒體技術手段，促使人們遠距離實時傳輸視頻和音頻信息、開展協同工作的一個應用系統。同時，通過多媒體技術手段，用戶在運用網絡會議系統過程中，還可以用其開展共享數據、共享應用程序等各種信息的處理工作，從而打造出以一個能夠實現多人共享的工作空間。在這一傳播網絡中的任何一方都可以發送和接受來自對方傳輸的視頻。

2 移動流媒體技術的含義

所謂移動流媒體技術，顧名思義即指在網絡上，通過流式傳輸的形式進行傳輸的一種媒體格式。這種傳輸方式在播放前只需要開始部分內容存置于內存之中，在計算機中緩存數據包并正確輸出媒體數據，不需要在播放前對整個文件進行下載，并且移動流媒體的數據流可以不受時間和空間限制，隨時進行傳輸與播放。近些年來，以寬帶有線網絡為基礎的流媒體技術迅速崛起，以移動通信網絡為基礎的流媒體技術也不斷發展成熟[3]。在同固定互聯網上的流媒體業務比較可以得知，移動流媒體主要具有以下幾個特點：（1）是終端，該項技術在獲取流媒體服務過程中，主要通過手機以及其他個人移動終端而進行；（2）是網絡，該項技術在接入移動通信網后，開展流媒體獲取服務；（3）是應用，在移動通信網覆蓋的所有范圍內，移動流媒體技術能夠不受限制地獲取流媒體服務。

3 移動流媒體主要技術

3.1 具有高容錯性

相對于有線信道來說，移動通信采用的無線傳輸信道環境比較復雜，在基站、終端位置、方向的不斷變化中，誤碼率也將發生很大變化。由于壓縮的視頻流對于誤碼極為敏感，即便是很低的誤碼率，對于終端所回放的圖像質量也將產生嚴重影響。因此，要想有效減低誤碼率，應不斷提升信源和信道編碼的容錯能力，進一步強化信源編碼算法的容錯性，在傳輸過程中，通過應用高效的信道編碼方式與接收檢測技術，實現視頻傳輸。除此之外，網絡傳輸底層、底層移動通信系統在開展流媒體業務過程中，也可以不斷提升流媒體傳輸的抗誤碼能力。

3.2 采用H.264 視頻壓縮標準

眾所周知，無線信道具有多徑性與衰落性特征，其與帶寬所具有的有限性，對于算法提出了應具有較高壓壓縮比的要求，并且還要求壓縮與解壓縮預算復雜程度不應過高?，F階段，流媒體技術主要通過MPEG-4 與H.264 等協議開展壓縮編碼，在多種協議之中，H.264 是最具優勢 的 視 頻 壓 縮 標 準。H.264 由ITU-T 與IS/IEC 組 成的JVT 共同開發的最新國際視頻編碼標準，可以予以較強的差錯隱消技術支持，支持低延時編/解碼技術[4]。H.264 可以將每一個視頻幀分離由像素組成的塊，通過空間冗余法，將視頻幀的部分原始塊進行空間預測、轉換以及優化與可變長編碼，利用剩余空間冗余技術手段，將視頻幀殘留塊加以編碼。由于H.264 擁有一定的容錯能力與低處理時延，因此，在網絡環境不穩定情況下，H.264 可以為解決丟包等錯誤提供相應工具。同時，由于H.264 具有較強的網絡適應性，因此其又提供了網絡適應層，有利于H.264 的文件在不同網絡上進行傳播。

3.3 技術傳輸協議

3.3.1 RTP 實時傳輸協議

該項協議是指在Internet 上圍繞多媒體數據流而展開的一種傳輸協議，其可以實現時間信息與實現流同步。RTP 以數據包格式為主要核心內容，其在包頭中對數據結構進行了定義，對于負載并未限制大小。RTP 一般采用UDP 來開展數據傳送，同時也能夠在TCP 或者ATM 協議上開展工作。在應用程序進行一個RTP 會話時，通常會使用兩個端口，這兩個端口分別給RTP 與RTCP 進行使用。對于RTP 來說，其無法為按照一定的順序進行數據包傳送工作，提供一個比較可靠的傳送機制，并且也無法進行流量控制以及擁塞控制服務，由此可見，要想完成這些服務，需要依靠RTCP[5]。

3.3.2 RSVP 實時流協議

所謂實時流協議，主要是指由Real Networks 與Netscape 一起提出來的一種協議，該協議對于如何通過IP 網絡，應用一對多應用程序實現多媒體數據的傳送進行了定義。從體系結構層面來說，RTP 與RTCP 要位于RTSP 之上，通過運用RTP 與RTCP 實現數據傳輸。在與HTTP 比較中可以獲知，RTSP 一般對多媒體數據進行傳送，并不是HTML。在使用RTSP 過程中，客戶機與服務器都可以發出請求，但是HTTP 確實通過客戶機來發出請求，再由服務器對其進行響應。

3.3.3 RSVP 資源預訂協議

從網絡延時方面來看，音視頻數據流要比數據業務更加敏感，而如何通過網絡傳輸質量較高的音視頻信息，不僅是帶寬所提出的要求，同時還需要具備其他條件。RSVP 正處于開發中，是一種Internet 資源預訂協議，它通過預留出一些帶寬，在某種程度上能夠為流媒體提供QoS。

3.3.4 SDP 會話描述協議

SDP 是一種能夠進行會話描述的協議，這種會話描述協議并非傳輸協議，更不存在于媒體的編解碼內。它是在可以在不同傳輸協議之間，提供消息傳遞服務的一種通知協議，其以處理多媒體會話通知以及邀請與媒體會話的其他初始化工作為主要目的。

4 移動流媒體業務與制約因素

移動流媒體技術業務主要分為業務提供與業務使用兩個主要部分。其中業務提供指的是對于不同類型與標準的移動流媒體格式文件，移動流媒體業務系統可以進行處理工作，能夠滿足不同用戶的不同需求，并為其提供個性化的點播、直播與廣播服務。所謂業務使用主要需要從內容發現與業務使用這兩方面內容的基本過程來分析。其中內容發現用戶使用的可以為移動流媒體業務提供支持的手機以及其他移動終端，能夠訪問移動流媒體業務門戶網站，在充分發揮自身的瀏覽頁面、進行分類查找以及直接搜索等功能后，最終發現移動流媒體內容的一個完整過程。而業務使用則指用戶在搜索到移動流媒體內容后深入應用移動流媒體義務的過程，主要包括在線播放、下載與播放移動流媒體內容與收看實時移動流媒體廣播服務等。

眾所周知，移動流媒體業務正處于起步階段，當前在技術與運營方面存在一些亟待解決的問題。用戶終端由于受到帶寬、時延、抖動與誤碼率等的限制，不利于提升移動流媒體業務水平，導致發展用戶比較困難。從移動流媒體業務未來發展情況來看，不同運營商之間互通困難是其高速發展的主要障礙。從終端的角度來看，手機終端在提供移動流媒體服務過程中，既需要語音芯片，又需要可以對視頻進行處理的芯片，而要想提升手機視頻的普及程度，價格因素是一個主要瓶頸。從網絡技術層面來分析，在所有移動流媒體業務之中，手機、電視等流媒體業務對于網絡寬帶有著更高要求。雖然我國移動運營商可以提供以2.5G 為基礎的手機電視等流媒體業務，但是由于受到網絡帶寬限制，圖像與聲音效果都尚未達到令人滿意的效果，用戶可以應用的流媒體業務種類還比較有限。

5 移動視頻傳輸現狀與解決辦法

對于移動網絡上的視頻服務來說，其性能主要受到以下幾種因素影響。

（1）受到信道帶寬影響，當前的無線網絡信道帶寬通常都小于64Kbps，而在視頻傳輸過程中，要想保證終端圖像可以清晰、流暢地顯示出來，則每秒12 幀為最低要求。由此可見，在帶寬資源比較有限的情況下，要想有效提升可接受視頻服務水平，需要從以下兩個方面開展，一方面是提升編碼效率，加強壓縮比；另一方面則應從提升傳輸效率方面著手，通過碼率控制與分組打包算法，不斷提升視頻傳輸吞吐量。

（2）在信道QoS 上，無線信道所具有的特點使得傳輸容易出現誤差，同時視頻數據所具有的高壓縮比對于差錯極為敏感，因此，需要制定出有效的容錯措施來提升視頻圖像質量。

（3）從移動視頻服務性能方面來說，信道編碼機制、傳輸時隙數等對其有著重要影響。然而對于移動終端的時隙數目與信道編碼機制等因素，在很多時候我們無法做好有效改變，因此，要想不斷提升視頻傳輸質量，為用戶提供比較滿意的傳輸服務，在進行設計過程中，需要從RTP 打包策略進行，有利于更好地解決視頻傳輸中所存在的質量問題，并且這種方法也取得了一定的效果。

在傳輸前對壓縮的視頻流進行分組具有很多優勢：（1）對網絡帶寬進行了有效利用。凈載荷的業務類型通常由各個分組頭中的類型域多種數據內容進行標志，因為解包器能夠從不同類型角度出發，進行快速分組，從而促使多種數據流能夠進行復用傳輸，因此，可以有效提升帶寬利用效率，同時還可以依據不同網絡類型與網絡狀況來進行恰當分組，以此實現傳輸效率的有效提升；（2）提升了視頻對差錯的魯棒性。由于應用分組，這就促使誤碼與信息丟失所帶來的影響只是存在于單一分組之中，在隨后進行的無差錯分組過程中，視頻解碼器能夠開啟恢復同步功能；（3）促使編解碼器實現動態交互，有效調整碼率與差錯即指，最終實現視頻質量的有效提升。

對于傳統的RTP 來說，由其分組大小的丟包率所決定，比較容易實現，但是未能與新的視頻壓縮算法與容錯技術有效結合在一起。以視頻內容為基礎的分組機制，是以MPEG-4 為基礎而提出來的，其與MPEG-4 中面向對象的思想可以有效融合在一起，這也是未來視頻傳輸與壓縮的研究方向。

6 結語

總而言之，隨著科技日新月異，技術不斷進步與市場日益成熟，移動流媒體技術隨著市場需求而不斷進行創新，一大批新技術與新業務將紛紛涌現。從用戶實際需求來分析，未來的移動流媒體市場規模相當可觀，具有一定的商業潛力。在手機等移動終端產品功能進一步提升的基礎上，移動流媒體技術將會為人們提供更豐富、更優質的聲音、視頻體驗，簡言之，移動流媒體技術未來發展前景極其廣闊。