1、概述

　　流媒體技術(shù)是一種專門用于網(wǎng)絡(luò)多媒體信息傳播和處理的新技術(shù)，該技術(shù)能夠在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)傳播和播放同時進行的實時工作模式，相對于其他的一些音、視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸和處理技術(shù)，流媒體比較成熟和使用，目前已經(jīng)成為網(wǎng)上音、視頻(特別是實時音視頻)傳輸?shù)闹饕鉀Q方案。

　　流媒體與常規(guī)視頻媒體之間的不同在于，流媒體可以邊下載邊播放?！傲鳌钡闹匾饔皿w現(xiàn)在可以明顯的節(jié)省時間，由于常規(guī)視頻媒體文件比較大，并且只能下載下來后才能播放，因此下載需要很長的時間，妨礙了信息的流通，流媒體的應(yīng)用是近幾年來Internet發(fā)展的產(chǎn)物，廣泛應(yīng)用于遠程教育、網(wǎng)絡(luò)電臺、視頻點播、收費播放等。

　　目前，制約流媒體寬帶應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵在于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量，流媒體從理論上解決了大容量網(wǎng)絡(luò)多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求問題，但是由于大型分組交換網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸受到諸多因素的影響，網(wǎng)絡(luò)的狀況是不可靠的，其帶寬、負荷等的變化難以滿足流媒體寬帶業(yè)務(wù)的實時性服務(wù)質(zhì)量要求。并且常常造成播放卡殼、延遲、視頻抖動劇烈，給使用者感官造成很大影響，所以解決好流媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量問題對于流媒體寬帶應(yīng)用是極為重要的。

2、流媒體技術(shù)原理

　　流媒體的傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為Internet以分組傳輸為基礎(chǔ)進行斷續(xù)的異步傳輸，對一個實時的A/V源或存儲的A/V文件。在傳輸中它們要被分解為許多的分組，由于網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個分組選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)分組有可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響，并保證分組的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。

　　流媒體傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，因此不太適合傳輸實時數(shù)據(jù)。在流媒體傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數(shù)據(jù)。

圖1　流媒體傳輸基本原理圖

　　流媒體傳輸?shù)倪^程如圖1所示。一般描述如下：用戶選擇某一流媒體服務(wù)后，Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸?shù)膶崟r數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來，然后客戶機上的Web瀏覽器啟動A/V Helper程序，使用HTTP從Web服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)對Helper程序初始化。這些參數(shù)可能包括目錄信息、A/V數(shù)據(jù)的編碼類型或與A/V檢索相關(guān)的服務(wù)器地址。

　　A/V Helper程序及A/V服務(wù)器運行實時流協(xié)議(RTSP，Real-Time Streaming Protocol)，以交換A/V傳輸所需的控制信息。與CD播放機或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進、快倒、暫停及錄制等命令的方法。A/V服務(wù)器使用RTP/UDP協(xié)議將A/V數(shù)據(jù)傳輸給A/V客戶程序(一般可以認為客戶程序等同于Helper程序)，一旦A/V數(shù)據(jù)抵達客戶端，A/V客戶程序即可播放輸出。

　　需要說明的是，在流媒體傳輸中。使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協(xié)議與A/V服務(wù)器建立聯(lián)系，是為了能夠把服務(wù)器的輸出重定向到一個不同于運行A/V Helper程序所在客戶機的目的地址。實現(xiàn)流媒體傳輸一般都需要專用服務(wù)器和播放器。

3、流媒體傳輸模式

　　流媒體之所以能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的實時播放是采用了專門的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸機制。服務(wù)器端有專門的流媒體發(fā)布系統(tǒng)，而客戶端則有專門的播放器，這兩部分都需要通過數(shù)據(jù)緩存區(qū)進行數(shù)據(jù)的緩存。

　　與普通的分組交換網(wǎng)絡(luò)不同，流媒體系統(tǒng)的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)傳輸過程中是動態(tài)的，也可成為是交換狀態(tài)的，數(shù)據(jù)以堆棧方式進出緩沖區(qū)，而不需要等待數(shù)據(jù)全部達到客戶機后才從緩沖區(qū)中被釋放出來，由于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是“流動”的，再加上數(shù)據(jù)的播放需要維持一個穩(wěn)定的數(shù)據(jù)輸出速度，隨時都要求緩沖區(qū)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)提供給播放器，如果沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，則會出現(xiàn)內(nèi)容播放過程中的暫停和畫面的條約，出現(xiàn)前一種情況一般是由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度跟不上數(shù)據(jù)的播放速度，而發(fā)生了數(shù)據(jù)的下溢，而后一種情況的發(fā)生是由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度過快，超過了播放的速度，而又沒有適當?shù)膫鬏斂刂贫斐傻臄?shù)據(jù)上溢。

4、網(wǎng)絡(luò)傳輸與控制協(xié)議

　　多媒體業(yè)務(wù)流由于其數(shù)據(jù)量大、實時等特點，對網(wǎng)絡(luò)傳輸也提出相應(yīng)的要求，主要表現(xiàn)在高帶寬、低傳輸時延、同步和高可靠性幾方面。為了保證好的QoS，必須考慮傳輸模式、協(xié)議棧和應(yīng)用體系控制等問題。以下主要討論應(yīng)用于流媒體實時控制和傳輸?shù)膸追N協(xié)議。

　　4.1　RTP/RTCP協(xié)議簇

RTP/RTCP是端對端基于組播的應(yīng)用層協(xié)議。其中RTP(Realtime Transfer Protocol)用于數(shù)據(jù)傳輸，RTCP(Realtime Transfer Control Protocol)用于統(tǒng)計、管理和控制RTP傳輸，兩者協(xié)同工作，能夠顯著提高網(wǎng)絡(luò)實時數(shù)據(jù)的傳輸效率。

　　RTP和 RTCP都定義在RFC1889中。RTP用于在單播或多播情況下傳輸實時數(shù)據(jù)，通常工作在UDP上。RTP協(xié)議核心在于其數(shù)據(jù)包格式，它提供應(yīng)用于多媒體的多個域，包括VOD，VoIP，電視會議等，并且不規(guī)定負載的大小，因此能夠靈活應(yīng)用于各媒體環(huán)境。但RTP協(xié)議本身不提供數(shù)據(jù)包的可靠傳送和擁塞控制，必須依靠RTCP提供這些服務(wù)。RTCP的主要功能是為應(yīng)用程序提供媒體質(zhì)量信息。在RTP會話期間，每個參與者周期性地彼此發(fā)送RTCP控制包，包中封裝了發(fā)送端或接收端的統(tǒng)計信息。包括發(fā)送包數(shù)、丟包數(shù)、包抖動等，這樣發(fā)送端可以根據(jù)這些信息改變發(fā)送速率，接收端則可以判斷包丟失等問題出在哪個網(wǎng)絡(luò)段。總的來說，RTCP在流媒體傳輸中的作用有：QoS管理與控制、媒體同步和附加信息傳遞。

　　在RTP/RTCP協(xié)議基礎(chǔ)上，不同的媒體類型需要不同的封裝和管理技術(shù)。目前國際上正在研究基于RTP/RTCP的媒體流化技術(shù)，包括MPEG-1/2/4的媒體流化技術(shù)。

　　4.2　RSVP協(xié)議

　　資源預(yù)留協(xié)議RSVP(Resource reSerVation Protocol)是針對IP網(wǎng)絡(luò)傳輸層不能保證QoS和支持多點傳輸而提出的協(xié)議。RSVP在業(yè)務(wù)流傳送前先預(yù)約一定的網(wǎng)絡(luò)資源，建立靜態(tài)或動態(tài)的傳輸邏輯通路。從而保證每一業(yè)務(wù)流都有足夠的“獨享”帶寬，因而能夠克服網(wǎng)絡(luò)的擁塞和丟包，提高QoS性能。

　　值得一提的是，RSVP是由接收方執(zhí)行操作的協(xié)議。接收方?jīng)Q定預(yù)留資源的優(yōu)先級，并對預(yù)留資源進行初始化和管理。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(如路由器)上被要求預(yù)留的資源包括緩沖區(qū)和帶寬等，一般數(shù)據(jù)包通過位于網(wǎng)路節(jié)點上的“濾包器”使用預(yù)留資源，RSVP共有3種預(yù)留類型：無濾包器形式、固定濾包器形式和動態(tài)濾包器形式。

　　4.3　RTSP協(xié)議

　　實時流協(xié)議 (Real-Time Streaming Protocol)由RealNetworks和Netscape共同提出。是工作在RTP之上的應(yīng)用層協(xié)議。它的主要目標是為單播和多播提供可靠的播放性能。RTSP的主要思想是提供控制多種應(yīng)用數(shù)據(jù)傳送的功能。即提供一種選擇傳送通道的方法，例如UDP、TCP、IP多播，同時提供基于RTP傳送機制的方法。RTSP控制通過單獨協(xié)議發(fā)送的流，與控制通道無關(guān)，例如，RTSP控制可通過TCP連接，而數(shù)據(jù)流通過UDP。通過建立并控制一個或幾個時間同步的連續(xù)流數(shù)據(jù)，其中可能包括控制流，RTSP能為服務(wù)器提供遠程控制。另外，由于RTSP在語法和操作上與HTTP類似，RTSP請求可由標準HTTP 或MIME解析器解析，并且RTSP請求可被代理、通道與緩存處理。與HTTP相比，RTSP是雙向的，即客戶機和服務(wù)器都可以發(fā)出RTSP請求。

　　實現(xiàn)RTSP的系統(tǒng)必須支持通過TCP傳輸RTSP，并支持UDP。RTSP服務(wù)器的TCP和UDP缺省端口都是554。目前最新的微軟Media Services V9和RealSystem都支持RTSP協(xié)議。

5、媒體價值鏈和運營模式

　　寬帶流媒體業(yè)務(wù)的價值鏈至少需要包括幾個部分：應(yīng)用提供商、內(nèi)容開發(fā)商、業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)運營商、網(wǎng)絡(luò)提供商、用戶。其中，用戶最終獲得寬帶流媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)，并為之付費。應(yīng)用提供商是寬帶流媒體業(yè)務(wù)的直接提供者，直接面對用戶提供業(yè)務(wù)。內(nèi)容提供商是流媒體內(nèi)容資源的擁有者，負責節(jié)目的制作，包括流媒體文件的生成、編碼、壓縮。業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)運營商提供一個獨立的可運營的管理和傳輸平臺，為寬帶流媒體應(yīng)用提供支撐環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)提供商提供基本的承載網(wǎng)絡(luò)。

　　目前，流媒體業(yè)務(wù)的運營模式還在不斷發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)運營商、應(yīng)用提供商、內(nèi)容提供商都在不斷尋求成熟的運營模式和合作模式。

6、結(jié)束語

　　流媒體技術(shù)包含了從服務(wù)器構(gòu)架到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等一系列技術(shù)，目前這些技術(shù)還在不斷發(fā)展和完善中，同時各運營商也正在探索合適的商業(yè)模式。盡管如此，流媒體技術(shù)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)限于文本和圖片的二維呆板的內(nèi)容表現(xiàn)形式，是寬帶應(yīng)用的發(fā)展方向。同時流媒體能夠廣泛應(yīng)用于VOD、遠程教學、網(wǎng)絡(luò)廣告、交互視頻游戲等，大大拓寬服務(wù)范圍，因此各電信運營商都看好流媒體業(yè)務(wù)，并希望能夠以此帶動寬帶產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展的時期?？梢灶A(yù)見，流媒體業(yè)務(wù)將成為寬帶網(wǎng)絡(luò)上的主流信息業(yè)務(wù)。