移动流媒体技术及其在3G移动通信中的应用

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山东移动通信规划设计研究院 李相周

    随着第三代移动通信网络技术的发展，移动终端功能的增强和移动业务应用内容的丰富，各种无线应用将极大地丰富人们的日常工作和生活。近年来，从短信到彩信、彩e、彩铃、手机游戏等，移动增值业务的种类日益丰富。但总体来看，当前移动通信网络提供的主要是以图像和文字为主的静态内容。随着移动通信网络向3G逐步的演进，融合语音、文字、图像多种形态，为用户提供更为有声有色的手机电视、视频点播等移动流媒体业务，成为移动增值业务发展的必然趋势。移动流媒体业务就是在这种情况下应运而生的一种颇具吸引力的新业务。

    一、流媒体的出现和发展

    所谓流媒体是指采用流式传输的方式在网络上传输的媒体格式。流媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，在计算机中对数据包进行缓存并使媒体数据正确地输出。流媒体的数据流随时传送随时播放。近几年来，基于宽带有线网络的流媒体技术应用获得了长足发展，基于移动通信网络的流媒体技术也日益走向成熟。

    当前，一些移动流媒体业务已经能够在2.5G网络上实现，3G网络将为移动流媒体业务发展提供更有效的支撑。由于3G网络拥有更高的数据传输速率和数据业务支撑能力，3G运营商不仅可以向用户提供高质量的语音业务，而且还能够提供高速率的流媒体业务。从全球来看，随着3G商用进程的加快，日本和韩国以及欧美地区的一些移动运营商已相继推出了基于移动流媒体技术的视频业务，移动流媒体业务已成为3G网络的核心业务和热点业务。从实际应用的情况来看，移动流媒体可提供点播、直播、下载播放三种业务形式。其中，点播应用主要包括电影片花、精彩片断、MTV等；直播包括电视节目、视频监控、重大赛事、音乐现场会等；下载播放比较适合于那些非在线、对音视频质量要求较高的多媒体节目。面向未来，人们对移动流媒体业务充满了美好的期待。目前移动流媒体业务还处于起步阶段，但其发展前景十分看好。随着移动通信网络和技术的不断发展，移动流媒体业务必将成为移动增值业务发展的主流。

    二、移动流媒体业务的系统结构

    典型的移动流媒体业务系统结构主要包括：流媒体终端（客户端）、移动通信接入网、移动通信分组核心网、IP网络、流媒体内容服务器、流媒体内容缓冲服务器、直播内容采集服务器、用户终端档案服务器、接入门户、综合业务管理平台、DRM（数字版权管理）服务器等。其中，流媒体内容服务器（包括媒体制作和内容管理）、内容缓冲服务器和直播内容采集服务器是移动流媒体系统的核心功能实体，而用户终端档案服务器、综合业务管理平台（或业务管理服务器）、DRM服务器以及接入门户等作为公共的业务功能实体，构成了流媒体服务器的外围功能实体。移动流媒体业务的系统结构如图1所示。



    图1移动流媒体业务的系统结构

    l 内容服务器为移动流媒体业务平台的服务器，是提供移动流媒体业务的核心设备，主要负责移动流媒体内容的保存、编辑、格式转换等，功能还应包含SP/CP和用户的管理等方面。

    l 缓冲服务器用于在运营商无法直接提供内容，而需要在用户访问的时候向流媒体内容服务器获取内容并进行缓存。在用户访问并播放远端的流媒体内容时，内容缓冲服务器使得媒体内容更靠近用户，可以平滑IP网络造成的时延抖动。

    l 直播内容采集服务器对电视信号或实时监控信号进行编码，将需要传送的内容自动制作编码成符合用户使用要求的流媒体数据流，并转发给流媒体终端。它可与内容服务器合设，也可单独设置。

    l 用户终端档案也可以称为用户设备能力数据库，主要用于终端的流媒体业务支持能力协商。

    l DRM服务器（数字版权管理）负责流媒体内容的数字版权管理，可以是移动流媒体业务专用的DRM服务器，也可以作为公共的DRM服务器为其他业务提供数字版权管理的功能。

    l 综合业务管理平台负责SP/CP的管理，包括鉴权和认证等。

    l 接入门户可实现用户浏览移动流媒体内容的入口和导航功能，可进行用户个性化设置、QoS设置等，并可实现业务推荐和排行、流媒体业务预览和查询界面等功能，还可为不同类型的终端提供不同的业务界面和业务集合。

    三、移动流媒体业务的实现流程

    移动流媒体业务允许移动通信网的合法用户通过移动终端以WAP或Web方式登录到流媒体业务平台门户网站上，对流媒体内容进行浏览或搜索并对指定内容进行下载播放或者在线播放，同时生成与之对应的使用记录用作服务计费和数据统计。移动流媒体业务也可以与移动通信网其他业务结合使用，使其他业务新增流媒体功能，比如可以为传统的电话会议增加视频流功能从而实现电视会议广播服务等。

    移动流媒体业务的实现包括业务提供和业务使用两大部分。

    l 业务提供指流媒体业务系统要处理不同类型、不同标准的流媒体格式文件，向不同需求和不同终端类型用户提供个性化的流媒体点播或直播服务以及流媒体广播服务。

    l 业务使用包括内容发现和业务使用两个基本过程。内容发现是指用户使用支持流媒体业务的手机或其他移动终端，访问流媒体业务门户网站，通过页面浏览、分类查找或直接搜索等功能发现流媒体内容的过程；业务使用是指用户发现指定流媒体内容后进一步使用流媒体业务的过程，包括流媒体内容的在线播放、流媒体内容下载播放以及收看实时流媒体广播服务等。

    四、移动流媒体业务的协议栈

    1.实时传输协议（RTP）

    RTP是针对多媒体数据流的实时传输协议，一般用于一对一或一对多的传输情况下，提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据，但也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口：一个给RTP，一个给RTCP。RTP本身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。通常RTP算法并不作为一个独立的网络层来实现，而是作为应用程序代码的一部分。

    2.实时传输控制协议（RTCP）

    RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含已发送数据包的数量、丢失的数据包数量等统计资料。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，能以有效地反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。

    3.实时流协议（RTSP）

    RTSP定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成数据传输。使用RTSP时，客户端和服务器都可以发出请求。

    4.会话描述协议（SDP）

    SDP只是一种用于会话描述的格式（协议），它并不是一个传输协议，也不包含在媒体的编解码之中，而是用于在不同传输协议间传递消息的通知协议，其主要目的是解决多媒体会话通知、邀请和媒体会话的其他初始化工作。

    5.资源预订协议(RSVP)

    音视频数据流对网络的延时比数据业务更敏感，如何在网络中传输高质量的音视频信息，除了带宽要求之外，还需其他条件。RSVP（ResourceReservationProtocol）是一种正在开发的Internet资源预订协议，它通过采取预留一部分网络资源（带宽）的措施，在一定程度上为流媒体传输提供QoS。某些试验性系统，如网络视频会议工具vic就集成了RSVP。

    五、移动流媒体业务发展尚存在诸多制约因素

    虽然移动流媒体业务拥有良好的发展前景，但应当看到，国内手机电视等移动流媒体业务尚处于概念宣传期和业务导入期，离规模化商用还有较大的距离。业界人士认为，当前移动流媒体业务发展尚面临网络技术、标准化、终端和产业政策等诸多方面的障碍，而这些障碍需要随着网络的演进，由产业链各方共同来解决。

    从网络技术的角度来看，手机电视等移动流媒体业务对网络带宽的要求比较高。目前，国内移动运营商虽然已经能够提供基于现有2.5G网络的手机电视等移动流媒体业务，但受网络带宽所限，图像、声音效果尚不尽如人意，用户能够使用的移动流媒体业务的种类还非常有限。因此，网络带宽无疑是制约移动流媒体业务发展的关键因素。

    从终端的角度来看，支持流媒体服务的手机终端不仅需要语音芯片，而且需要有处理视频的芯片，使得手机价格不菲，成为手机视频普及的一大瓶颈。

    此外，从国内的情况来看，移动运营商提供手机电视等移动流媒体服务还面临着行业监管政策的制约。长期以来，国内广电行业与通信行业各自独立、互不进入。目前国家规定，所有的视频业务都由广电部门进行管理，只有广电部门批准、授权的部门和机构才能发布视频内容。值得关注的是，2005年5月，经国家广电总局批准，上海文广新闻传媒集团下属的上海电视台获得国内首张IPTV网络电视牌照，同时还获准经营手机电视业务，这无疑是一个十分积极的信号。今后在手机电视等移动流媒体业务领域，移动运营商与广电部门之间如何建立良好的合作机制和商业模式，仍需要双方进行积极的探索。特别是在3G即将商用的情况下，如何尽快从政策法规和管理层面为手机电视等移动流媒体业务发展创造良好的环境，进一步推动广电部门与电信部门的开放与合作，是当前政府管理部门必须面对的课题。

    六、结束语

    随着3G移动通信技术的逐渐成熟以及3G网络设备和终端设备的不断完善，移动通信网不仅能够提供传统的语音业务，还能提供高速率的宽带视频业务，支持高质量的语音、分组数据业务以及实时视频传输。由信息产业部组织的大规模3G试验验证了3G时代多样化业务应用的可行性，试验结果表明移动流媒体业务是能提高用户通信体验的优秀业务之一。

    随着无线通信技术的不断发展，移动运营商可以为用户提供基于移动流媒体技术的丰富应用。可以随时随地在移动终端上点播和下载高质量的音乐和MTV，收看收听电视台的直播节目，欣赏精彩的电视剧和电影片，体验激烈的体育赛事，实现远程实时监控和交通路况查询以及开展各行各业的专项应用。随着技术的普及和发展，移动流媒体业务将在某种程度上改变人们的生活方式，进一步开拓获取信息和休闲娱乐的途径。我们完全有理由相信，随着3G牌照的发放，无线数据增值业务将为我们带来一个无限美好的未来，手机电视等移动流媒体业务将成为未来移动运营商新的市场增长点。