移動流媒體技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展方向

劉雄武 2005/06/13

圖1 流式傳輸基本原理

移動流媒體的傳輸協(xié)議：

1、實時傳輸協(xié)議RTP、RTCP

　　RTP（Real-time Transport Protocol）是在Internet上針對多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議，工作于一對一或一對多的傳輸情況，可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(jù)，也可在TCP或ATM協(xié)議之上工作。當(dāng)應(yīng)用程序開始一個RTP會話時，會使用到兩個端口，一個給RTP，一個給RTCP。RTP本身并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送機制，也不提供流量控制或擁塞控制，而是依靠RTCP提供這些服務(wù)。通常RTP算法并不作為一個獨立的網(wǎng)絡(luò)層來實現(xiàn)，而是作為應(yīng)用程序代碼的一部分。

　　RTCP（Real-time Transport Control Protocol）與RTP共同提供流量控制和擁塞控制服務(wù)。在RTP會話期間，參與者周期性地傳送RTCP包，這些包中含有已發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，服務(wù)器可根據(jù)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與RTCP的配合使用可有效地進行反饋，從而減小開銷，提高傳輸效率，非常適合傳送網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)。

2、實時流協(xié)議RTSP

　　實時流協(xié)議RTSP（Real-time Streaming Protocol）是由RealNetworks、Netscape共同提出的一種協(xié)議，它定義了如何使一對多應(yīng)用程序有效地通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)。RTSP在體系結(jié)構(gòu)上位于RTP、RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸。與HTTP相比，RTP傳送的是多媒體數(shù)據(jù)，而HTTP傳送HTML。在使用RTSP時，客戶機和服務(wù)器均可發(fā)出請求，也就是說RTSP可雙向服務(wù)，而HTTP的請求是由客戶機發(fā)出，服務(wù)器進行響應(yīng)。

3、資源預(yù)訂協(xié)議RSVP

　　音視頻數(shù)據(jù)流對網(wǎng)絡(luò)的延時比數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更敏感，如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸高質(zhì)量的音視頻信息，除了帶寬要求之外，還需其它條件。RSVP（Resource Reservation Protocol）是一種正在開發(fā)的Internet資源預(yù)訂協(xié)議，它通過采取預(yù)留一部分網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)視頻會議工具vic就集成了RSVP。

　　3GPP UMTS視頻媒體編解碼技術(shù)規(guī)范是ITU-T H.263 profile 0 level 10，也是PSS必須使用的視頻解碼器。此外，PSS還應(yīng)該支持H.263 Profile 3 Level 10解碼器和MPEG-4 Visual Simple Profile Level 0解碼器，在實際應(yīng)用中，兩個視頻解碼器可選。最近提出的H.264標(biāo)準(zhǔn)也引起了業(yè)界的廣泛興趣，3GPP PSS R6也在積極考慮將其納入規(guī)范。

移動流媒體播放器：

　　移動流媒體傳輸視頻數(shù)據(jù)都采用H264視頻壓縮算法進行壓縮，以適宜無線傳輸?shù)牡蛶捑幋a (15-25 kpbs) 可以傳輸更好質(zhì)量的圖像，或者用更少的帶寬傳輸相同質(zhì)量的視頻。至于移動終端的流媒體視頻播放器，有這些技術(shù)的大廠家，如微軟， REAL ，處于市場的原因，僅開發(fā)在特別視頻手機上的應(yīng)用，所以對于應(yīng)用開發(fā)商來說，需要將視頻播放器在各個移動終端上面做相應(yīng)的移植工作。主要平臺有：

Pocket PC平臺
Dopod 686/696
Lenovo ET180/560
Daxian CU928/Eten P300B
Symbian平臺
Nokia 7650/6600/3650/7610/Nokia6260/6630/7610/6620/3620/3660/3600/3650/N-Gage/
索愛 P802/P908
Simens sx1/Sendo x
Panasonic X700/
Samsung SGH-D710
Linux平臺
Motorola A760
Smartphone平臺
Dopod515/535
Moto8380/8390

三、移動流媒體的主要應(yīng)用

（1）信息服務(wù)
　　包括財經(jīng)信息、新聞和即時體育播報、天氣信息等服務(wù)。用戶只須通過簡單的接入門戶站點即可獲取大量信息，也可以通過訂閱的方式使用信息推送服務(wù)。信息的內(nèi)容可以以流媒體的方式提供。

（2）娛樂服務(wù)
　　包括卡通、音頻、視頻以及電視節(jié)目的精彩片段下載播放和在線播放。還可以提供移動游戲、用手機看電視等服務(wù)。

（3）通信服務(wù)
　　包括含有流媒體內(nèi)容的彩信、視頻電話／會議等，使人們的溝通更加方便，更為豐富多彩。

（4）監(jiān)控服務(wù)
　　主要包括交通監(jiān)控和家庭監(jiān)控。交通監(jiān)控使交通部門能夠?qū)崟r察看高速公路和主要道路的交通狀況，可查看指定道路區(qū)間的路況，并可在途中通過定位服務(wù)來檢查各路段的交通情況。家庭監(jiān)控可以實時監(jiān)視家庭和辦公室的情況。只需安裝基于Web的數(shù)字視頻相機，并連接到Internet上就可以通過移動終端或PC監(jiān)視家庭或辦公室。

（5）定位服務(wù)
　　可用來提供地圖和向?qū)Х⻊?wù)，并且可以預(yù)覽風(fēng)景名勝、預(yù)定飯店和電影票等。未來幾年，移動流媒體業(yè)務(wù)將得到很大的發(fā)展，將會隨著網(wǎng)絡(luò)和終端的不斷發(fā)展而逐步實現(xiàn)。

四、移動流媒體的發(fā)展與限制

　　移動流媒體業(yè)務(wù)的開展給移動增值服務(wù)帶來了新的希望，2.5G、3G以及超3G無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也使得流媒體技術(shù)可以被用到無線終端設(shè)備上，目前中國聯(lián)通公司提供CDMA 1x，用戶網(wǎng)絡(luò)帶寬最多可以達到100kbit/s，這已經(jīng)足夠提供QCIF大小的流媒體服務(wù)；而且隨著3G無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬可以達到384kbit/s。另一方面，手機設(shè)備運算能力越來越強，存儲空間越來越大，不用說SMART Phone和Pocket PC等高端手機，就是一般的中檔手機，如Nokia 6610，也能實現(xiàn)基本的H.264的軟件解碼。

　　面向無線網(wǎng)絡(luò)的流媒體應(yīng)用對當(dāng)前的編碼和傳輸技術(shù)提出了更大的挑戰(zhàn)，首先，相對于有線網(wǎng)絡(luò)而言，無線網(wǎng)絡(luò)狀況更不穩(wěn)定，除去網(wǎng)絡(luò)流量所造成的傳輸速率的波動外，手持設(shè)備的移動速度和所在位置也會嚴(yán)重地影響到傳輸速率，因此高效的可自適應(yīng)的編碼技術(shù)至關(guān)重要。其次，無線信道的環(huán)境也要比有線信道惡劣的多，數(shù)據(jù)的誤碼率也要高許多，而高壓縮的碼流對傳輸錯誤非常敏感，還會造成錯誤向后面的圖像擴散，因此無線流媒體在信源和信道編碼上需要很好的容錯技術(shù)。在移動流媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展過程中，存在如下問題：

（1） 無線網(wǎng)絡(luò)帶寬窄，干擾嚴(yán)重
　　CDMA1X與GPRS分別作為當(dāng)前中國聯(lián)通與中國移動的主流2.5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬較之以前有了很大的提高,但仍然十分有限。CDMA1X在理論峰值情況下下載傳輸速率達到144kbps，但實際情況下，穩(wěn)定的傳輸速率通常在70kbps左右。GRPS在理論上可以達到115kbps，但實際情況下，穩(wěn)定的傳輸速率通常在20kbps左右。并且隨著使用用戶的增加，網(wǎng)絡(luò)的性能將會進一步下降。另外無線網(wǎng)絡(luò)的干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼`碼的可能性大大增加。

（2） 移動終端處理能力低，內(nèi)存容量小
　　雖然目前國內(nèi)市場上基于ARM9或是與此同等能力的芯片的高端手機已經(jīng)越來越多，但由于手機中低端用戶基數(shù)龐大而帶來的巨大的市場商機，使得各個終端廠家對中低端用戶尤為重視。因此目前占市場份額最多的、主流的手機仍然采用的是ARM7系列的芯片，處理能力在幾十個MIPS左右。

　　目前移動終端的內(nèi)存容量通常也比較有限。市場上主流的BREW手機預(yù)留給應(yīng)用程序的動態(tài)內(nèi)存通常在700KB左右；基于J2ME的手機預(yù)留給應(yīng)用程序的動態(tài)分配的內(nèi)存通常在64KB或128KB；基于Symbian/Linux/Windows Mobile等高端手機預(yù)留給應(yīng)用程序的動態(tài)分配的內(nèi)存在1-4MB左右。

（3） 終端系統(tǒng)平臺、LCD多樣化
　　相對于PC的平臺而言，移動終端的系統(tǒng)平臺多樣化更加明顯，常見的系統(tǒng)平臺有Symbian、Linux、Windows Mobile、Palm OS以及一些私有平臺。移動終端系統(tǒng)多樣化在很長的一段時間內(nèi)將會繼續(xù)存在。為了提供一個統(tǒng)一的手機應(yīng)用程序運行環(huán)境，J2ME與BREW應(yīng)運而生。但不同的廠家對J2ME與BREW的支持通常都存在差異。平臺的多樣化加上LCD大小不一，使得實現(xiàn)適應(yīng)多種移動終端的應(yīng)用程序難度非常大。

（4） 移動終端的電池能源有限
　　盡管手機設(shè)備的運算能力越來越強，但是由于它是由電池供電的，因此編解碼處理不能太復(fù)雜，并且最好能夠根據(jù)用戶設(shè)備的電池來調(diào)整流媒體的接收和處理，能源管理技術(shù)也是移動流媒體的一個研究熱點。

作者供稿 CTI論壇編輯