網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)的研究

劉淑平　賀同輝

[摘要]互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生使得網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)與我們的生活息息相關(guān)。對流式傳輸?shù)奶攸c(diǎn)、流媒體系統(tǒng)的組成進(jìn)行介紹，并重點(diǎn)闡述流式傳輸協(xié)議。

[關(guān)鍵詞]流媒體啟動延時RTP

中圖分類號：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597(2009)0210134－01

自互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生以來，受網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，互聯(lián)網(wǎng)上的信息都以文字、圖片等靜態(tài)數(shù)據(jù)為主，而音頻、視頻數(shù)據(jù)則難以在網(wǎng)上發(fā)布。隨著ADSL、視迅寬帶、FDDI網(wǎng)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)帶寬得到很大的改善，可以達(dá)到100M以上的傳輸速率，但仍無法滿足高質(zhì)量的多媒體信息傳輸?shù)男枰?，這就要從數(shù)據(jù)的傳輸方式上著手來解決問題。由此，流媒體技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

一、流媒體技術(shù)概述

流媒體(streaming)技術(shù)是指在發(fā)送端和接收端之間以獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的以給定速率傳輸音頻、視頻信息的一種傳輸技術(shù)。流媒體具有隱含的時間維、傳輸?shù)膶?shí)時性和等時性、高吞吐量等特點(diǎn)。目前因特網(wǎng)由于存在帶寬不足、服務(wù)質(zhì)量控制機(jī)制較弱等局限性，難以滿足流媒體的實(shí)時性要求，為此因特網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)制定了一系列支持流媒體實(shí)時傳輸和服務(wù)質(zhì)量控制的協(xié)議，如RTP、RSVP、RTCP等。其中，RTP是所有這些協(xié)議的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)上傳輸音頻或視頻等多媒體信息，目前主要有下載回放和流式傳輸兩種方案。流媒體技術(shù)是一種使用流式傳輸連續(xù)的時基媒體的技術(shù)。流式傳輸方式是將視頻、音頻等其他媒體壓縮為一個個壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶計算機(jī)連續(xù)、實(shí)時傳送，只需要在用戶端緩存足夠可播放的視頻容量就可以開始播放。

二、流媒體系統(tǒng)的組成

1．編碼工具。即用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式。利用媒體采集設(shè)備進(jìn)行流媒體的制作。它包括了一系列的工具，從獨(dú)立的視頻、聲音、圖片、文字組合到制作豐富的流媒體。這些工具產(chǎn)生的流媒體文件可以存儲為固定的格式，供發(fā)布服務(wù)器使用。

2．流媒體數(shù)據(jù)。即媒體信息的載體。常用流媒體數(shù)據(jù)格式有．ASF、RM等。

3．服務(wù)器。即存放媒體數(shù)據(jù)。由于要存儲大容量的影視資料，因此該系統(tǒng)必須配備大容量的磁盤陣列，具有高性能的數(shù)據(jù)讀寫能力，可以高速傳輸外界請求數(shù)據(jù)并具有高度的可擴(kuò)展性、兼容性，支持標(biāo)準(zhǔn)的接口。這種系統(tǒng)配置能滿足上千小時的視頻數(shù)據(jù)存儲，實(shí)現(xiàn)片源的海量存儲。

4．網(wǎng)絡(luò)。即適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實(shí)時傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。流媒體技術(shù)是隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來，它在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了多媒體服務(wù)平臺。

5．播放器。即供用戶欣賞網(wǎng)上媒體的軟件。流式媒體系紡支持實(shí)時音頻和視頻直播和點(diǎn)播，可以嵌入到流行的瀏覽器中，可播放多種流行的媒體格式，支持流媒體中的多種媒體形式，如文本、圖片、Web頁面、音頻和視頻等集成表現(xiàn)形式。目前應(yīng)用最多的播放器有美國Real Networks公司的Real Player、美國微軟公司的Media Player、美國蘋果公司的Quicktime三種產(chǎn)品。

目前，Real System被認(rèn)為是在窄帶網(wǎng)上最優(yōu)秀的流媒體傳輸系統(tǒng)，其允許的帶寬限制從28.8kbps的撥號上網(wǎng)到10M的局域網(wǎng)，允許點(diǎn)播的人數(shù)從100流到1000流甚至無限流。Real System系統(tǒng)由三部分組成：(1)媒體內(nèi)容制作工具Real Producer。主要是用于壓縮制作多媒體內(nèi)容文件，實(shí)時壓制現(xiàn)場信號并傳送給Real Server進(jìn)行現(xiàn)場直播；也可以把其他音頻、視頻和動畫等多媒體文件格式轉(zhuǎn)換成Real Server支持并進(jìn)行流媒體廣播的Real格式。(2)服務(wù)器引擎Real Server。它是目前國際上最強(qiáng)力的因特網(wǎng)和Intranet上的流傳播服務(wù)引擎，利用該服務(wù)引擎用戶可以在客戶端無須等待數(shù)據(jù)全部下載完畢即可實(shí)時收看直播節(jié)目。(3)客戶端播放軟件Real Player。用來向服務(wù)器發(fā)出請求，接收并回放從Real Server傳送的媒體節(jié)目。

三、流式傳輸協(xié)議

1．RSVP(資源預(yù)留協(xié)議)。該協(xié)議促使流數(shù)據(jù)的接收者主動請求數(shù)據(jù)流路徑上的路由器，并為該數(shù)據(jù)流保留一定的資源(即帶寬)，從而保證一定的服務(wù)質(zhì)量。RSVP是一個在IP上承載的信令協(xié)議，它允許路由器網(wǎng)絡(luò)任何一端上終端系統(tǒng)或主機(jī)在彼此之間建立保留帶寬路徑，為網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸預(yù)定和保證服務(wù)質(zhì)量。

(1)RSVP協(xié)議中涉及到發(fā)送者和接收者的概念，這兩個概念是在邏輯上進(jìn)行區(qū)分的。發(fā)送者指發(fā)送路徑消息的進(jìn)程，而接收者是指發(fā)送預(yù)留消息的進(jìn)程，同一個進(jìn)程可以同時發(fā)送這兩種消息，因此既可以是發(fā)送者也可以是接收者。

(2)資源預(yù)留的分類。專用預(yù)留：它所要求的預(yù)留資源只用于一個發(fā)送者，即在同一會話中的不同發(fā)送者分別占用不同的預(yù)留資源。共享預(yù)留：它所要求的預(yù)留資源用于一個或多個發(fā)送者，即在同一會話中的多個發(fā)送者共享預(yù)留資源。

(3)RSVP提供兩種發(fā)送者選擇方式。通配符方式：默認(rèn)所有發(fā)送者，并通過預(yù)留消息中所攜帶的源端地址列表來限制通配符濾波器。顯式指定方式：濾波器明確指定一個或多個發(fā)送者來進(jìn)行預(yù)留。

2．RTP(實(shí)時傳輸協(xié)議)。用于Internet上針對多媒體數(shù)據(jù)流的傳輸。RTP協(xié)議為數(shù)據(jù)提供了具有實(shí)時特征的端對端傳送服務(wù)，如在組播或單播網(wǎng)絡(luò)服務(wù)下的交互式視頻音頻或模擬數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序通常在UDP上運(yùn)行RTP以便使用其多路結(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)服務(wù)。RTP可以與其他適合的底層網(wǎng)絡(luò)或傳輸協(xié)議一起使用。如果底層網(wǎng)絡(luò)提供組播方式，那么RTP可以使用該組播表傳輸數(shù)據(jù)到多個目的地。

3．RTCP(實(shí)時傳輸控制協(xié)議)。實(shí)現(xiàn)通過客戶端對服務(wù)器上的音視頻流做播放、錄制等操作請求。該協(xié)議通過RTSP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了在客戶端應(yīng)用程序中對流式多媒體內(nèi)容的播放、暫停、快進(jìn)、錄制和定位等操作。RTP和RTCP一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)。

4．RTSP(實(shí)時流協(xié)議)。建立并控制一個或幾個時間同步的連續(xù)流媒體，如音頻和視頻。盡管連續(xù)媒體流與控制流交叉是可能的，但RTSP本身并不發(fā)送連續(xù)流，換言之，RTSP充當(dāng)多媒體服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制。RTSP提供了一個可擴(kuò)展框架，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)(如音頻與視頻)的受控、按需傳送。數(shù)據(jù)源包括實(shí)況數(shù)據(jù)與存儲的剪輯。RTSP用于控制多個數(shù)據(jù)發(fā)送會話，提供了選擇發(fā)送通道(如UDP、組播UDP與TCP等)的方式，并提供了選擇基于PRTP的發(fā)送機(jī)制的方法。

總之，隨著流媒體技術(shù)的不斷發(fā)展以及網(wǎng)民對流媒體的需求的增加，流媒體技術(shù)將會日臻成熟并穩(wěn)步發(fā)展。