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1、移动流媒媒体技术术及其应应用发展展方向(20005.006.009) 来来自：CCSDNN 刘雄武武 一、 现现状分析析在手手机增值值业务市市场，短短信、彩彩信、彩彩e等虽虽然有了了交互、224小时时不间断断等不同同于传统统媒体的的特点，但但传输的的主要是是静态为为主的图图像和文文字内容容，影响响了其媒媒体作用用的充分分发挥。随随着最终终用户需需求的提提升，如如何更好好地融合合声音、文文字、图图像，支支持多媒媒体功能能，既发发挥短信信方便、快快捷的优优点，又又可以弥弥补短信信形式单单调的不不足，真真正使移移动用户户振聋聋发聩，进入入一个有有声有色色、逼真真形象的的美丽世世界成为为移动运运营商普
2、普遍关心心的话题题。 流流媒体（SStreeamiing Meddia）的的出现改改变了这这种状况况。它不不需要下下载整个个文件就就可以在在向播放放器传输输的过程程中一边边下载一一边播放放，实现现了在网网上点播播或观看看电影、电电视的梦梦想。现现在，以以流的形式式进行数数字媒体体的传送送，使人人们一定定的带宽宽环境下下就可以以在线欣欣赏到连连续不断断的高品品质音频频和视频频节目。在在互联网网大发展展的时代代，流媒媒体技术术的产生生和发展展必然会会给我们们的日常常生活和和工作带带来深远远的影响响。专家家预言，流流媒体将将成为未未来因特特网上应应用的主主流，实实现沟通通和传播播的多向向性使传传播不
3、再再受时间间和空间间的限制制。 所谓流流媒体是是指用户户通过网网络或者者特定数数字信道道边下载载边播放放多媒体体数据的的一种工工作方式式。流媒媒体应用用的一个个最大的的好处是是用户不不需要花花费很长长时间将将多媒体体数据全全部下载载到本地地后才能能播放，而而仅需将将起始几几秒的数数据先下下载到本本地的缓缓冲区中中就可以以开始播播放，后后面收到到的数据据会源源源不断输输入到该该缓冲区区，从而而维持播播放的连连续性，因因此流媒媒体播放放器通常常只是在在开始时时有一些些时延。流流媒体系系统要比比下载播播放系统统复杂得得多，所所以需要要将多媒媒体的编编解码和和传输技技术很好好地结合合在一起起，才能能确
4、保用用户在复复杂的网网络环境境下也能能得到较较稳定的的播放质质量。 多媒媒体数据据在传输输前必须须要先经经过编码码器有效效地压缩缩成码流流，以减减少对网网络资源源的占用用率。目目前常用用的视频频编码器器有MPPEG-2、MMPEGG-4、HH.2661、HH.2663、HH.2664、WWinddow Meddia视视频编码码器和RReall Syysteem视频频编码器器等；编编码器有有MP33、MPPEG AACC、Wiindoow MMediia 音音频编码码器和AAMR等等；图像像编码器器有JPPEG和和JPEEG20000等等。多媒媒体编码码器所生生成的码码流只包包含了解解码该码码流
5、所必必需的信信息，它它不包含含媒体间间的同步步、随机机访问等等系统信信息，因因此编码码后的多多媒体数数据还要要被组织织成为具具有特定定系统格格式的多多媒体文文件用于于流媒体体传输或或者是存存入磁盘盘中，目目前常用用的文件件格式有有MPEEG-22系统，MMP4，微微软公司司的ASSF，RReall的文件件格式，QQuicckTiime的的文件格格式以及及用于33G无线线服务的的3GPPP和33GPPP2等等等。 当流媒媒体在实实时应用用中（如如现场流流媒体广广播），根根据当前前的网络络状况和和用户的的终端参参数，多多媒体数数据是一一边被编编码一边边被流媒媒体服务务器传输输给用户户。而在在其他的
6、的非实时时应用中中，多媒媒体数据据可以被被事先编编码生成成多媒体体文件，存存储在磁磁盘阵列列中。当当提供多多媒体服服务时，流流媒体服服务器直直接读取取这些文文件传输输给用户户，这样样服务方方式对设设备的要要求较低低。目前前许多流流媒体服服务属于于后一种种方式，这这样就要要求流媒媒体服务务器具有有一定的的机制来来适应网网络状况况和用户户设备。目目前码流流自适应应这一模模块主要要采用的的方法有有：将多多媒体文文件中的的视频码码流转换换为一个个特定码码率和图图像尺寸寸的码流流；或者者把同一一段视频频内容编编码生成成多个具具有不同同码率和和图像尺尺寸的码码流，然然后自适适应选择择一个最最合适的的码流传
7、传输给用用户。生生成的码码流还需需要进一一步打包包成为特特定网络络传输协协议的数数据包用用于网络络传输，由由于现在在许多网网络并不不能保证证传输的的数据能能够及时时并完全全正确地地被用户户收到，传传输的数数据包可可能需要要加前向向纠错编编码（FFEC）来来保护，经经过这些些处理后后多媒体体数据就就可以通通过网络络传输给给用户，目目前常用用的传输输协议有有RTPP/RTTCP、HHTTPP和MMMS。 用用户收到到传输的的数据后后，如果果存在丢丢包或者者是比特特出错，错错误恢复复处理会会根据附附加的纠纠错数据据来恢复复传输错错误。如如果还不不能恢复复传输错错误，用用户端可可以向服服务器发发出重传
8、传请求，在在解码开开始前重重新传输输丢失的的包。恢恢复后的的多媒体体数据将将由解码码器解码码得到重重构的多多媒体数数据，由由于容错错保护和和数据重重传可能能不能恢恢复所有有的错误误数据，错错误掩藏藏模块可可以利用用重构的的多媒体体数据的的相关性性来掩盖盖这些错错误，最最后这些些数据就就播放给给用户。通常流媒体系统中的服务器和用户间并不是单向通信，如前面提到的重传请求。事实上，用户端会传递给服务器许多反馈信息，如终端设备的能力和网络连接速度会传给服务器的码流自适应模块来调整码流，在实时应用中这些信息还可能传给编码器；用户端的丢包率、数据包收到的时间信息和用户缓冲区状态等信息也会传递给服务器来估计
9、当前的网络状况，从而控制码流的自适应和数据的发送策略。从上面的描述来看，实际上流媒体系统在多媒体信息处理中是一个非常复杂的系统，目前市面上主要的产品有微软公司的Windows Media， Real公司的Real System和苹果公司的QuickTime，其中Windows Media系统的市场占有率最大。 二、流媒媒体的关关键技术术 实现流流媒体的的关键技技术是流流式传输输。流式式传输的的定义很很广泛，主主要是指指通过网网络传送送媒体（如如视频、音音频）的的技术总总称。 流式式传输分分为顺序序流式传传输和实实时流式式传输： 顺顺序流式式传输采采用顺序序下载方方式，在在下载文文件的同同时用户
10、户可观看看在线节节目，在在给定时时刻，用用户只能能观看已已下载的的那部分分，而不不能跳到到还未下下载的部部分，这这种方式式不像实实时流式式传输那那样，可可以在传传输期间间根据用用户连接接的速度度进行调调整。顺顺序流式式传输不不适合长长片段和和有随机机访问要要求的视视频节目目，如讲讲座、演演说和演演示等，它它也不支支持现场场广播。严严格地说说，它是是一种点点播技术术。 实实时流式式传输可可保证媒媒体信号号带宽与与网络连连接匹配配，可实实时观看看节目。实实时流与与HTTTP流式式传输不不同，它它需要专专用的流流媒体服服务器与与传输协协议。实实时流式式传输总总是实时时传送，特特别适合合现场事事件，也
11、也支持随随机访问问，用户户可对观观看内容容进行快快进或后后退。理理论上，实实时流一一经播放放就不可可停止，但但可进行行周期暂暂停。流流式传输输模式一一般会使使用RTTP/UUDP、RRTSPP/TCCP两种种通信协协议与AA/V（AAudiio/VVideeo）SServver建建立联系系，将服服务器的的输出重重定向到到一个运运行A/V PPlayyer程程序所在在客户机机的目的的地址。如如图1所所示，流流式传输输系统一一般都要要配置一一套专用用的服务务器和播播放器。 图1 流式传输基本原理移动流媒媒体的传传输协议议：图2 流媒体体传输协协议 1、实时时传输协协议RTTP、RRTCPP RTT
12、P（RReall-tiime Traanspportt Prrotoocoll）是在在Intternnet上上针对多多媒体数数据流的的一种传传输协议议，工作作于一对对一或一一对多的的传输情情况，可可提供时时间信息息和实现现流同步步。RTTP通常常使用UUDP来来传送数数据，也也可在TTCP或或ATMM协议之之上工作作。当应应用程序序开始一一个RTTP会话话时，会会使用到到两个端端口，一一个给RRTP，一一个给RRTCPP。RTTP本身身并不能能为按顺顺序传送送数据包包提供可可靠的传传送机制制，也不不提供流流量控制制或拥塞塞控制，而而是依靠靠RTCCP提供供这些服服务。通通常RTTP算法法并不作
13、作为一个个独立的的网络层层来实现现，而是是作为应应用程序序代码的的一部分分。RRTCPP（Reeal-timme TTrannspoort Conntrool PProttocool）与与RTPP共同提提供流量量控制和和拥塞控控制服务务。在RRTP会会话期间间，参与与者周期期性地传传送RTTCP包包，这些些包中含含有已发发送数据据包的数数量、丢丢失数据据包的数数量等统统计数据据，服务务器可根根据这些些信息动动态地改改变传输输速率，甚甚至改变变有效载载荷类型型。RTTP与RRTCPP的配合合使用可可有效地地进行反反馈，从从而减小小开销，提提高传输输效率，非非常适合合传送网网上的实实时数据据。2、
14、实时时流协议议RTSSP 实实时流协协议RTTSP（RReall-tiime Strreammingg Prrotoocoll）是由由ReaalNeetwoorkss、Neetsccapee共同提提出的一一种协议议，它定定义了如如何使一一对多应应用程序序有效地地通过IIP网络络传送多多媒体数数据。RRTSPP在体系系结构上上位于RRTP、RRTCPP之上，它它使用TTCP或或RTPP完成数数据传输输。与HHTTPP相比，RRTP传传送的是是多媒体体数据，而而HTTTP传送送HTMML。在在使用RRTSPP时，客客户机和和服务器器均可发发出请求求，也就就是说RRTSPP可双向向服务，而而HTTT
15、P的请请求是由由客户机机发出，服服务器进进行响应应。3、资源源预订协协议RSSVP 音视频频数据流流对网络络的延时时比数据据业务更更敏感，如如何在网网络中传传输高质质量的音音视频信信息，除除了带宽宽要求之之外，还还需其它它条件。RRSVPP（Reesouurcee Reeserrvattionn Prrotoocoll）是一一种正在在开发的的Intternnet资资源预订订协议，它它通过采采取预留留一部分分网络资资源（带带宽）的的措施，在在一定程程度上为为流媒体体传输提提供QooS。某某些试验验性系统统，如网网络视频频会议工工具viic就集集成了RRSVPP。33GPPP UMMTS视视频媒体
16、体编解码码技术规规范是IITU-T HH.2663 pproffilee 0 levvel 10，也也是PSSS必须须使用的的视频解解码器。此此外，PPSS还还应该支支持H.2633 Prrofiile 3 LLeveel 110解码码器和MMPEGG-4 Vissuall Siimplle PProffilee Leevell 0解解码器，在在实际应应用中，两两个视频频解码器器可选。最最近提出出的H.2644标准也也引起了了业界的的广泛兴兴趣，33GPPP PSSS RR6也在在积极考考虑将其其纳入规规范。移动流媒媒体播放放器：移动流流媒体传传输视频频数据都都采用HH2644视频压压缩算法法
17、进行压压缩，以以适宜无无线传输输的低带带宽编码码 (115-225 kkpbss) 可可以传输输更好质质量的图图像，或或者用更更少的带带宽传输输相同质质量的视视频。至至于移动动终端的的流媒体体视频播播放器，有有这些技技术的大大厂家，如如微软， REAAL ，出出于市场场的原因因，仅开开发在特特别视频频手机上上的应用用，所以以对于应应用开发发商来说说，需要要将视频频播放器器在各个个移动终终端上面面做相应应的移植植工作。主主要平台台有：Pockket PC平平台Doopodd 6886/6696LLenoovo ET1180/5600Daxxiann CUU9288/Etten P3000BSSy
18、mbbiann平台NNokiia 776500/66600/36550/776100/Nookiaa62660/666300/76610/66220/336200/36660/36000/336500/N-Gagge/索索爱 PP8022/P9908SSimeens sx11/Seendoo xPPanaasonnic X7000/SSamssungg SGGH-DD7100Linnux平平台Mootorrolaa A7760SSmarrtphhonee平台DDopood5115/5535 Motto83380/83990三、移动动流媒体体的主要要应用（11）信息息服务 包括括财经信信息、新新
19、闻和即即时体育育播报、天天气信息息等服务务。用户户只须通通过简单单的接入入门户站站点即可可获取大大量信息息，也可可以通过过订阅的的方式使使用信息息推送服服务。信信息的内内容可以以以流媒媒体的方方式提供供。 （22）娱乐乐服务 包括括卡通、音音频、视视频以及及电视节节目的精精彩片段段下载播播放和在在线播放放。还可可以提供供移动游游戏、用用手机看看电视等等服务。 （3）通通信服务务 包包括含有有流媒体体内容的的彩信、视视频电话话会议议等，使使人们的的沟通更更加方便便，更为为丰富多多彩。 （4）监监控服务务 主主要包括括交通监监控和家家庭监控控。交通通监控使使交通部部门能够够实时察察看高速速公路和和
20、主要道道路的交交通状况况，可查查看指定定道路区区间的路路况，并并可在途途中通过过定位服服务来检检查各路路段的交交通情况况。家庭庭监控可可以实时时监视家家庭和办办公室的的情况。只只需安装装基于WWeb的的数字视视频相机机，并连连接到IInteerneet上就就可以通通过移动动终端或或PC监监视家庭庭或办公公室。 （5）定定位服务务 可可用来提提供地图图和向导导服务，并并且可以以预览风风景名胜胜、预定定饭店和和电影票票等。未未来几年年，移动动流媒体体业务将将得到很很大的发发展，将将会随着着网络和和终端的的不断发发展而逐逐步实现现。四、移动动流媒体体的发展展与限制制 移动流流媒体业业务的开开展给移移
21、动增值值服务带带来了新新的希望望，2.5G、3G以及及超3GG无线网网络的发发展也使使得流媒媒体技术术可以被被用到无无线终端端设备上上，目前前中国联联通公司司提供CCDMAA 1xx，用户户网络带带宽最多多可以达达到1000kbbit/s，这这已经足足够提供供QCIIF大小小的流媒媒体服务务；而且且随着33G无线线网络的的应用，用用户的网网络带宽宽可以达达到3884kbbit/s。另另一方面面，手机机设备运运算能力力越来越越强，存存储空间间越来越越大，不不用说SSMARRT PPhonne和PPockket PC等等高端手手机，就就是一般般的中档档手机，如如Nokkia 66110，也也能实现
22、现基本的的H.2264的的软件解解码。 面向向无线网网络的流流媒体应应用对当当前的编编码和传传输技术术提出了了更大的的挑战，首首先，相相对于有有线网络络而言，无无线网络络状况更更不稳定定，除去去网络流流量所造造成的传传输速率率的波动动外，手手持设备备的移动动速度和和所在位位置也会会严重地地影响到到传输速速率，因因此高效效的可自自适应的的编码技技术至关关重要。其其次，无无线信道道的环境境也要比比有线信信道恶劣劣的多，数数据的误误码率也也要高许许多，而而高压缩缩的码流流对传输输错误非非常敏感感，还会会造成错错误向后后面的图图像扩散散，因此此无线流流媒体在在信源和和信道编编码上需需要很好好的容错错技
23、术。在在移动流流媒体业业务的发发展过程程中，存存在如下下问题： （11） 无无线网络络带宽窄窄，干扰扰严重 CDMMA1XX与GPPRS分分别作为为当前中中国联通通与中国国移动的的主流22.5GG无线网网络技术术，网络络传输带带宽较之之以前有有了很大大的提高高,但仍仍然十分分有限。CCDMAA1X在在理论峰峰值情况况下下载载传输速速率达到到1444kbpps，但但实际情情况下，稳稳定的传传输速率率通常在在70kkbpss左右。GGRPSS在理论论上可以以达到1115kkbpss，但实实际情况况下，稳稳定的传传输速率率通常在在20kkbpss左右。并并且随着着使用用用户的增增加，网网络的性性能将
24、会会进一步步下降。另另外无线线网络的的干扰严严重，导导致网络络传输的的误码的的可能性性大大增增加。（22） 移移动终端端处理能能力低，内内存容量量小 虽然目目前国内内市场上上基于AARM99或是与与此同等等能力的的芯片的的高端手手机已经经越来越越多，但但由于手手机中低低端用户户基数庞庞大而带带来的巨巨大的市市场商机机，使得得各个终终端厂家家对中低低端用户户尤为重重视。因因此目前前占市场场份额最最多的、主主流的手手机仍然然采用的的是ARRM7系系列的芯芯片，处处理能力力在几十十个MIIPS左左右。 目前移移动终端端的内存存容量通通常也比比较有限限。市场场上主流流的BRREW手手机预留留给应用用程
25、序的的动态内内存通常常在7000KBB左右；基于JJ2MEE的手机机预留给给应用程程序的动动态分配配的内存存通常在在64KKB或1128KKB；基基于Syymbiian/Linnux/Winndowws MMobiile等等高端手手机预留留给应用用程序的的动态分分配的内内存在11-4MMB左右右。（33） 终终端系统统平台、LLCD多多样化 相对对于PCC的平台台而言，移移动终端端的系统统平台多多样化更更加明显显，常见见的系统统平台有有Symmbiaan、LLinuux、WWinddowss Moobille、PPalmm OSS以及一一些私有有平台。移移动终端端系统多多样化在在很长的的一段时时间内将将会继续续存在。为为了提供供一个统统一的手手机应用用程序运运行环境境，J22ME与与BREEW应运运而生。但但不同的的厂家对对J2MME与BBREWW的支持持通常都都存在差差异。平平台的多多样化加加上LCCD大小小不一，使使得实现现适应多多种移动动终端的的应用程程序难度度非常大大。（44） 移移动终端端的电池池能源有有限 尽尽管手机机设备的的运算能能力越来来越强，但但是由于于它是由由电池供供电的，因因此编解解码处理理不能太太复杂，并并且最好好能够根根据用户户设备的的电池来来调整流流媒体的的接收和和处理，能能源管理理技术也也是移动动流媒体体的一个个研究热热点。