移動流媒體技術及其應用發(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上針對多媒體數據流的一種傳輸協(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來傳送數據，也可在TCP或ATM協(xié)議之上工作。當應用程序開始一個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據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。通常RTP算法并不作為一個獨立的網絡層來實現(xiàn)，而是作為應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。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)送數據包的數量、丟失數據包的數量等統(tǒng)計數據，服務器可根據這些信息動態(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，非常適合傳送網上的實時數據。

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用程序有效地通過IP網絡傳送多媒體數據。RTSP在體系結構上位于RTP、RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數據傳輸。與HTTP相比，RTP傳送的是多媒體數據，而HTTP傳送HTML。在使用RTSP時，客戶機和服務器均可發(fā)出請求，也就是說RTSP可雙向服務，而HTTP的請求是由客戶機發(fā)出，服務器進行響應。

3、資源預訂協(xié)議RSVP

　　音視頻數據流對網絡的延時比數據業(yè)務更敏感，如何在網絡中傳輸高質量的音視頻信息，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資源預訂協(xié)議，它通過采取預留一部分網絡資源（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)，如網絡視頻會議工具vic就集成了RSVP。

　　3GPP UMTS視頻媒體編解碼技術規(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，在實際應用中，兩個視頻解碼器可選。最近提出的H.264標準也引起了業(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據都采用H264視頻壓縮算法進行壓縮，以適宜無線傳輸的低帶寬編碼 (15-25 kpbs) 可以傳輸更好質量的圖像，或者用更少的帶寬傳輸相同質量的視頻。至于移動終端的流媒體視頻播放器，有這些技術的大廠家，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用，所以對于應用開發(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用

（1）信息服務
　　包括財經信息、新聞和即時體育播報、天氣信息等服務。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。信息的內容可以以流媒體的方式提供。

（2）娛樂服務
　　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。

（3）通信服務
　　包括含有流媒體內容的彩信、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
　　主要包括交通監(jiān)控和家庭監(jiān)控。交通監(jiān)控使交通部門能夠實時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
　　可用來提供地圖和向導服務，并且可以預覽風景名勝、預定飯店和電影票等。未來幾年，移動流媒體業(yè)務將得到很大的發(fā)展，將會隨著網絡和終端的不斷發(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)務的開展給移動增值服務帶來了新的希望，2.5G、3G以及超3G無線網絡的發(fā)展也使得流媒體技術可以被用到無線終端設備上，目前中國聯(lián)通公司提供CDMA 1x，用戶網絡帶寬最多可以達到100kbit/s，這已經足夠提供QCIF大小的流媒體服務；而且隨著3G無線網絡的應用，用戶的網絡帶寬可以達到384kbit/s。另一方面，手機設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。

　　面向無線網絡的流媒體應用對當前的編碼和傳輸技術提出了更大的挑戰(zhàn)，首先，相對于有線網絡而言，無線網絡狀況更不穩(wěn)定，除去網絡流量所造成的傳輸速率的波動外，手持設備的移動速度和所在位置也會嚴重地影響到傳輸速率，因此高效的可自適應的編碼技術至關重要。其次，無線信道的環(huán)境也要比有線信道惡劣的多，數據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。在移動流媒體業(yè)務的發(fā)展過程中，存在如下問題：

（1） 無線網絡帶寬窄，干擾嚴重
　　CDMA1X與GPRS分別作為當前中國聯(lián)通與中國移動的主流2.5G無線網絡技術，網絡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，網絡的性能將會進一步下降。另外無線網絡的干擾嚴重，導致網絡傳輸的誤碼的可能性大大增加。

（2） 移動終端處理能力低，內存容量小
　　雖然目前國內市場上基于ARM9或是與此同等能力的芯片的高端手機已經越來越多，但由于手機中低端用戶基數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。

　　目前移動終端的內存容量通常也比較有限。市場上主流的BREW手機預留給應用程序的動態(tài)內存通常在700KB左右；基于J2ME的手機預留給應用程序的動態(tài)分配的內存通常在64KB或128KB；基于Symbian/Linux/Windows Mobile等高端手機預留給應用程序的動態(tài)分配的內存在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將會繼續(xù)存在。為了提供一個統(tǒng)一的手機應用程序運行環(huán)境，J2ME與BREW應運而生。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)適應多種移動終端的應用程序難度非常大。

（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雜，并且最好能夠根據用戶設備的電池來調整流媒體的接收和處理，能源管理技術也是移動流媒體的一個研究熱點。

作者供稿 CTI論壇編輯