流媒体技术在移动通信网络中应用

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上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACT流媒体技术在中国移动通信网络下的应用摘要流媒体是从互联网上发展起来的一种多媒体技术，该技术可以使音频、视频和其它多媒体文件实现在互联网上的实时、无需下载等待的播放。随着3G时代的来临，移动通信技术使得网络带宽大大提高，人们期望能够利用带宽资源，使用手机终端，实现手机看电视的目的。上海移动作为移动运营商，需要利用移动流媒体技术，发展手机电视业务，以满足客户的使用需求。由于手机终端与传统PC机在机器性能、终端适配、编解码技术上存在很大的差异，手机终端的使用者在移动过程中移动通信网络数据传输的质量也会发生一定的改变，因此在移动通信网络中并不能套用传统流媒体技术。如何利用流媒体技术，实现移动通信网络下手机终端播放多媒体文件，成为推出手机电视业务的一个重要问题。本文的主要内容就是通过对流媒体技术的研究，设计和建设适合移动通信领域使用的，符合本公司网络环境的移动流媒体业务平台，以解决上海移动的用户通过手机终端观看音视频文件的手机电视业务。本文从流媒体技术原理、传输方法、发展现状入手，详细研究了流媒体技术在我公司移动通信网络下的应用方法，包括移动流媒体编解码技术问题、系统实现、组网方案等问题。阐述了建设目标、系统架构、平台组网，并对平台性能配置和系统存储进行了详细的核算。在深入研究建设需求的基础上，理论联系实际，本文通过中国移动第III页 上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACT流媒体业务平台的实际应用情况，验证了移动流媒体技术方案的可行性并对中国移动流媒体业务现网运营情况进行了剖析。最后，对本论文研究内容进行了总结和展望，对研究内容和取得成果进行了阶段性总结，并对在本论文研究中发现但是没有很好深入研究的内容进行了远景展望，将在今后深入探讨研究。关键词：移动流媒体，流媒体业务平台，数字版权保护，动态码率适配，3G流媒体业务、流媒体内容分发系统、播放质量、编解码技术第IV页 上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTTheApplicationofStreamingIntheEnvironmentofChinaMobileABSTRACTStreamingisakindofmultimediatechnologydevelopedontheInternet.ItenablemultimediafilestotransportontheInternetatrealtimerdwithoutdownloadtime.Asthecomingof3Generation,mobilecommunicationtechnologyhasbroadenthebandwidth.PeoplehopethattheycanusehandphonetowatchTV.ShanghaiMobileCompanyhastousemobilestreamingtechnologytodevelopitsmobileTVtomeetitscustomers’demands.Sincethedifferencebetweenhandphonesandcomputersincapability,adaptationandcodingtechnology,thetraditionalstreamingtechnologycannotbesimplyusedunderthemobilecommunicationcondition.Howtousestreamingtechnologytotransportmultimediafilesunderthemobilecommunicationconditionismainlystudiedinthispaper.Thispapermainlystudieddesighandbuildamobilemeadiaplatformthroughtheresearchofstreamingtechnology.SotheusersofShanghaiMobilecanusetheirhandphonestowatchTV.Thispaperfirstperformsthetechnicaltheory,wayoftransmissionandthedevelopmentofstreamingtechnology.Itresearchstheapplicationofstreamingtechnologyinthemobilecommunicationnetwork,includingthecondingtechnology,systemfunctionsandthenetworksolution.Itproposethefinalconstructionplans,includingtheangleoftheconstructionobjective,systemstructures,thedetailedplatformconstruction,andcalculatesthebudgetsofplatformfunctionalityadaptionandsystemstorage.Onthebaseofdeeplyresearch,thispaperassociatethetheorywithpractice.IttestandverifythefeasibilityofstreamingtechnologyinthemobilecommunicationaccrordingtothestatuequoofShanghaiMobilestreaming第V页 上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTmediaservicesandsystems.Finally,thispapersummarizesthecoveredtopicsandresults,pointsoutunresolvedissuesandprovidesthefutureresearchdirections.Keywords:MobileStreamingMediaSJTU,StreamingMediaServicePlatform,Digitalrightsmanagement(DRM),DynamicBit-rateAdaption,3GStreamingMediaService,StreamingMediaContentDistributionNetworks第VI页 上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：林欣日期：年月日 上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：林欣指导教师签名：陈恭亮日期：年月日日期：年月日 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式第一章绪论1.1.课题来源本研究为中国移动上海公司建设项目“上海移动流媒体业务平台建设方案”的部分内容。1.2.前言随着移动通信技术的发展，“3G通信”已经成为了现实。一般而言，3G传输在室内、室外和高速移动的环境中，可以分别达到2MBPS、384KBPS、144KBPS的速率，通过这样的速度，3G手机可以处理图像、音乐、视频等多媒体信息，人们通过手机观看电视的梦想已经可以实现。流媒体技术就是这样一种实现实时多媒体音视频文件观看的技术。传统的网络传输音视频等多媒体信息的方式是完全下载后再播放，下载常常要花数分钟甚至数小时。而采用流媒体技术，就可实现流式传输，将声音、影像或动画由服务器向用户计算机进行连续、不间断传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十几秒的启动延时即可进行观看。当声音视频等在用户的机器上播放时，文件的剩余部分还会从服务器上继续下载。然而传统的流媒体技术对于用户的接收终端（通常是个人电脑）有着比较高的性能要求，对于网络的稳定性也有一定的规范。对于移动终端使用者来说，由于手机性能的限制，自带播放器的编解码技术的不同，外部移动网络带宽的不稳定性，传统流媒体技术并不能解决手机看电视的问题。因此，如何在现有的移动通信网络条件下，使用流媒体技术，实现手机终端多媒体音视频文件观看，成为了一个新的课题。第1页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式第二章基本技术1—流媒体技术概述2.1技术概述流媒体是从英语StreamingMedia中翻译过来，它是一种可以使音频、视频和其它多媒体能在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。流媒体文件格式是支持采用流式传输及播放的媒体格式。流式传输方式是将动画、视音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用相应的播放器或其它的硬件、软件对压缩的动画、视音频等流式多媒体文件解压后进行播放和观看，多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。流媒体指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音/视频数据流。流媒体数据流具有连续性、实时性和时序性三个特点。其数据流具有严格的前后时序关系。由于流媒体具有这些特点，它已经成为在Internet上实时传输音/视频的主要方式。与单纯的下载方式相比，这种对多媒体文件边下载边播放的流式传输方式具有以下优点：（1）启动延时速度都大幅度地缩短。用户不用等待所有内容下载到硬盘上才开始浏览。我们曾经用10M到桌面的校园网络来浏览方舟中的猫头鹰剧场，无论是上班时间还是晚上，相当快，一般来说，一个45分钟的影片片段在一分钟以内就显示在客户端上，而且在播放过程一般不会出现断续的情况。另外，全屏播放对播放速度几乎无影响，但快进、快倒时需要时间等待。（2）对系统缓存容量的需求大大降低。由于Internet是以包传输为基础进行断续的异步传输，数据被分解为许多包进行传输，动态变化的网络使各个包可能选择不同的路由，故到达用户计算机的时间延迟也就不同。所以，在客户端需要缓存系统来弥补延迟和抖动的影响和保证数据包传输顺序的正确，使媒体数据能连续输出，不会因网络暂时拥堵而使播放出现停顿。虽然流式传输仍需要缓存，但由于不需要把所有的动画、视音频内容都下载到缓存中，因此，对缓存的要求降低。第2页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式（3）流式传输的实现有特定的实时传输协议采用RTSP等实时传输协议，更加适合动画、视音频在网上的流式实时传输。2.2流式传输的两种方法实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Real-timestreamingtransport）和顺序流式传输（progressivestreamingtransport）。一般来说，如为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用实时流协议（RTSP）等，即为实时流式传输。如使用超文本传输协议（HTTP）服务器，文件即通过顺序流发送。采用哪种传输方法可以根据需要进行选择。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。2.2.1实时流式传输实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接相匹配，使媒体可被实时观看到。实时流与HTTP流式传输不同，需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上，实时流一经播放就可不停地收看，但实际上，可能会发生周期暂停。实时流式传输实现了实时传送，适合现场广播。2.2.2顺序流式传输顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线内容，在给定时刻，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的部分。由于标准的HTTP服务器可发送顺序流式传输的文件，也不需要其他特殊协议，所以顺序流式传输经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于这种传输方式观看的部分是无损下载的，所以能够保证播放的最终质量。但这也意味着用户在观看前必须经历时延。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的情况，如讲座、演说与演示；也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。2.2.3实时流式传输和顺序流式传输的比较（１）从视频质量上讲，实时流式传输必须匹配连接带宽，由于出错丢失的信息第3页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式被忽略掉，网络拥挤或出现问题时，视频质量会很差；如欲保证视频质量，顺序流式传输更好。（2）实时流式传输需要特定服务器，如QuickTimeStreamingServer、RealServer与WindowsMediaServer，这些服务器允许对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准HTTP服务器更复杂。（3）实时流式传输还需要特殊网络协议，如RTSP(Real-timeStreamingProtocol)等，这些协议在有防火墙时有时会出现问题，导致用户不能看到一些地点的实时内容；而顺序流与传输与防火墙无关。2.3流媒体技术原理流式传输的实现需要缓存。因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时A/V源或存储的A/V文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时声音数据。流式传输的过程一般是这样的：用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；然后客户机上的Web浏览器启动A/VHelper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。A/VHelper程序及A/V服务器运行实时流控制协议（RTSP），以交换A/V传输所需的控制信息。与CD播放机或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序（一般可认为客户程序等同于Helper程序），一旦A/V数据抵达客户端，A/V客户程序即可播放输出。第4页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式2.3.1流媒体系统结构现存流媒体解决方案采用的技术是多样的，但其体系结构的本质是相近的。流媒体的体系构成：①编码工具：用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式；②流媒体数据；③服务器：存放和控制流媒体的数据；④网络：适合多媒体传输协议甚至实时传输协议的网络；⑤播放器：供客户端浏览流媒体文件（通常是独立的播放器和ActiveX方式的插件）。2.3.2流媒体传输协议流式传输的实现需要合适的传输协议。TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时多媒体数据。（1）实时传输协议RTP与RTCPRTP是用于Internet/Intranet针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多传输的情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据，但RTP也可以在TCP或ATM等其他协议上工作。当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口：一个给RT户P，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。RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的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。（2）实时流协议RTS实时流协议RTSP是由RealNetworks和Netscape共同提出的，该协议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。HTTP与RTSP相比，HTTP传送HTML，而RTP传送的是多媒体数据。HTTP请求由客机发出，服务器做出响应；使用RTSP时，客户机和服务器都可以发出请求，即RTSP可以是双向的。（3）资源预订协议RSVP由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感，要在网络中传输高质MediaPlayer则提供量的音频、视频信息，除带宽要求之外，还需其他更多的条件。RSVP是Internet上的资源预订协议，使用RSVP预留一分网络资源（即带宽），能在第5页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式一定程度上为流媒体的传输提供QoS。2.4流媒体技术发展现状目前使用较多的流媒体技术主要有RealNetworks公司的RealSystem，Microsoft公司的WindowsMediaTechnology和Apple公司的QuickTime，它们是流媒体传输系统的主流技术。2.4.1RealSystemRealSystem由媒体内容制作工具RealProducer、服务器端RealServer、客户端软件（ClientSoftware）3部分组成，其流媒体文件包括RealAudio，RealVideo，RealPresentation和RealFlash4类文件，分别用于传送不同的文件。RealSystem采用SureStream技术，自动地并持续地调整数据流的流量以适应实际应用中的各种不同网络带宽需求，轻松实现视音频和三维动画的回放。Real流式文件采用RealProducer软件进行制作，首先把源文件或实时输入变为流式文件，再把流式文件传输到服务器上供用户点播。由于RealSystem的技术成熟、性能稳定，美国在线（AOL），ABC，AT&T，Sony等公司和网上主要电台都使用RealSystem向世界各地传送实时影音媒体信息以及实时的音乐广播。2.4.2WindowsMediaTechnologyWindowsMediaTechnology是Microsoft提出的信息流式播放方案，旨在Internet和Intranet上实现包括音频、视频信息在内的多媒体流信息的传输。其核心是ASF（AdvancedStreamFormat）文件，ASF是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多媒体信息的数据格式，通过分成一个个的网络数据包在Internet上传输，实现流式多媒体内容发布，因此，我们把在网络WindowsMediaTechnology由MediaTools，MediaServer和MediaPlayer工具构成。MediaTools是整个方案的重要组成部分，它提供了一系列的工具帮助用户生成ASF格式的多媒体流（包括实时生成的多媒体流）；MediaServer可以保证文件的保密性，不被下载，并使每个使用者都能以最佳的影片品质浏览网页，同时具有多种文件发布形式和监控管理功能；强大的流信息的播放功能。第6页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式2.4.3QuickTimeApple公司于1991年开始发布QuickTime，它几乎支持所有主流的个人计算平台和各种格式的静态图像文件、视频和动画格式，具有内置Web浏览器插件（Plug-in）技术，支持IETF（InternetEngineeringTaskForce）流标准以及RTP、RTSP、SDP、FTP和HTTP等网络协议。QuickTime包括服务器QuickTimeStreamingServer、带编辑功能的播放器QuickTimePlayer（免费）、制作工具QuickTime4Pro、图像浏览器PictureViewer以及使Internet浏览器能够播放QuickTime影片的QuickTime插件。QuickTime4支持两种类型的流：实时流和快速启动流。使用实时流的QuickTime影片必须从支持QuickTime流的服务器上播放，是真正意义上的StreamingMedia，使用实时传输协议（RTP）来传输数据。快速启动影片可以从任何WebServer上播放，使用超文本传输协议（HTTP）或文件传输协议（FTP）来传输数据。2.5视频编码标准ITU-T与ISO/IEC是制定视频编码标准的两大组织，ITU-T的标准包括H.261、H.263、H.264，主要应用于实时视频通信领域，如会议电视；MPEG系列标准是由ISO/IEC制定的，主要应用于视频存储(DVD)、广播电视、因特网或无线网上的流媒体等。两个组织也共同制定了一些标准，H.262标准等同于MPEG-2的视频编码标准，而最新的H.264标准则被纳入MPEG-4的第10部分。2.5.2H.261视频编码标准H.261是ITU-T为在综合业务数字网(ISDN)上开展双向声像业务(可视电话、视频会议)而制定的，速率为64kb/s的整数倍。H.261只对CIF和QCIF两种图像格式进行处理，每帧图像分成图像层、宏块组(GOB)层、宏块(MB)层、块(Block)层来处理。H.261是最早的运动图像压缩标准，它详细制定了视频编码的各个部分，包括运动补偿的帧间预测、DCT变换、量化、熵编码，以及与固定速率的信道相适配的速率控制等部分。第7页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式2.5.2H.263视频编码标准H.263是ITU-T为低于64kb/s的窄带通信信道制定的视频编码标准。它是在H.261基础上发展起来的，其标准输入图像格式可以是S-QCIF、QCIF、CIF、4CIF或者16CIF的彩色4∶2∶0亚取样图像。H.263与H.261相比采用了半象素的运动补偿，并增加了4种有效的压缩编码模式。ITU-T在H.263发布后又修订发布了H.263标准的版本2，非正式地命名为H.263+标准。它在保证原H.263标准核心句法和语义不变的基础上，增加了若干选项以提高压缩效率或改善某方面的功能。原H.263标准限制了其应用的图像输入格式，仅允许5种视频源格式。H.263+标准允许更大范围的图像输入格式，自定义图像的尺寸，从而拓宽了标准使用的范围，使之可以处理基于视窗的计算机图像、更高帧频的图像序列及宽屏图像。H263++在H263+基础上增加了3个选项，主要是为了增强码流在恶劣信道上的抗误码性能，同时为了提高增强编码效率。这3个选项为：选项U——称为增强型参考帧选择，它能够提供增强的编码效率和信道错误再生能力(特别是在包丢失的情形下)，需要设计多缓冲区用于存贮多参考帧图像。选项V——称为数据分片，它能够提供增强型的抗误码能力(特别是在传输过程中本地数据被破坏的情况下)，通过分离视频码流中DCT的系数头和运动矢量数据，采用可逆编码方式保护运动矢量。选项W——在H263+的码流中增加补充信息，保证增强型的反向兼容性，附加信息包括：指示采用的定点IDCT、图像信息和信息类型、任意的二进制数据、文本、重复的图像头、交替的场指示、稀疏的参考帧识别。2.5.3H.264视频编码标准H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视频压缩编码标准。事实上，H.264标准的开展可以追溯到8年前。1996年制定H.263标准后，ITU-T的视频编码专家组(VCEG)开始了两个方面的研究：一个是短期研究计划，在H.263基础上增加选项(之后产生了H.263+与H.263++)；另一个是长期研究计划，制定一种新标准以支持低码率的视频通信。长期研究计划产生了H.26L标准草案，在压缩效率方面与先期的ITU-T视频压缩标准相比，具有明显的优越性。2001年，ISO的MPEG组织认识到H.26L潜在的优势，随后ISO与ITU开始组建包括来自ISO/IEC第8页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式MPEG与ITU-TVCEG的联合视频组(JVT)，JVT的主要任务就是将H.26L草案发展为一个国际性标准。于是，在ISO/IEC中该标准命名为AVC(AdvancedVideoCoding)，作为MPEG-4标准的第10个选项；在ITU-T中正式命名为H.264标准。H.264的主要优点如下:在相同的重建图像质量下，H.264比H.263+和MPEG-4(SP)减小50%码率。对信道时延的适应性较强，既可工作于低时延模式以满足实时业务，如会议电视等；又可工作于无时延限制的场合，如视频存储等。提高网络适应性，采用“网络友好”的结构和语法，加强对误码和丢包的处理，提高解码器的差错恢复能力。在编/解码器中采用复杂度可分级设计，在图像质量和编码处理之间可分级，以适应不同复杂度的应用。相对于先期的视频压缩标准，H.264引入了很多先进的技术，包括4×4整数变换、空域内的帧内预测、1/4象素精度的运动估计、多参考帧与多种大小块的帧间预测技术等。新技术带来了较高的压缩比，同时大大提高了算法的复杂度。2.5.4其他视频编码标准除上述ITU-T的视频压缩标准外，还有一些标准也比较流行，如MPEG-4、AVS、WM9。H.264也称为MPEG-4AVC，而目前业内所说的MPEG-4一般是指SP(简级)或ASP(先进的简级)，主要针对低码率应用，如因特网上的流媒体、无线网的视频传输及视频存储等，其核心类似于H.263。MPEG-4SP和H.263有很多相似的地方。然而，这两个标准之间也有显著的不同，主要表现在：码流结构和头信息、熵编码的部分码表、编码技术的一些细节。MPEG-4ASP较SP增加了一些技术，主要有：1/4象素精度的运动估计、B帧、全局运动矢量(GMV)，因而压缩效率得以提高。AVS是由我国自主制定的音/视频编码技术标准，主要面向高清晰度电视、高密度光存储媒体等应用。AVS标准以当前国际上最先进的MPEG-4AVC/H.264框架为基础，强调自主知识产权，同时充分考虑了实现的复杂度。相对于H.264，AVS的主要特点有：(1)8×8的整数变换与64级量化；(2)亮度和色度帧内预测都是以8×8块为单位，亮度块采用5种预测模式，色度块采用4种预测模式；(3)采用16×16、16×8、8×16和8×84种块模式进行运动补偿；(4)在1/4象素运动估计方面，采用不同的第9页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式四抽头滤波器进行半象素插值和1/4象素插值；(5)P帧可以利用最多2帧的前向参考帧，而B帧采用前后各一个参考帧。WindowMeida9(WM9)是微软公司开发的新一代数字媒体技术。一些测试表明，WM9的视频压缩效率比MPEG-2、MPEG-4SP及H.263高很多，而与H.264的压缩效率相当。第10页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式第三章基本技术2—移动流媒体技术移动流媒体技术是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网络服务器上，让移动终端用户能够边下载边观看、收听，而不需要等到整个多媒体文件下载完成才能够观看的技术。实际上移动流媒体技术是网络音视频技术和移动通信技术发展到一定阶段的产物，它是融合很多网络技术之后所产生的技术，它会涉及到流媒体数据的采集、压缩、存储以及网络通信等多项技术。移动流媒体是从固网的流媒体发展而来的，两者的不同主要体现在终端部分和终端与服务器之间的承载网络。正是由于这两方面的不同，造成了移动流媒体采用许多不同于固网的技术。3.1移动流媒体主流媒体格式当前移动流媒体采用的主流媒体格式包括：3GPP3、3GPP2、MPEG-4、RM等格式。3.1.13GPP3GPP即3rdGenerationPartnershipProject。该组织是在1998年12月成立的,由欧洲的ETSI、日本的ARIB、TTC韩国的TTA和美国的T1五个标准化组织发起，主要是制订以GSM核心网为基础，UTRA(FDD为W-CDMA技术，TDD为TD-CDMA技术)为无线接口的第三代技术规范。3GPP是移动流媒体的国际标准，包括6个文档：¾3GPPTS22.233：描述服务需求的文档¾3GPPTS26.233：概述¾3GPPTS26.234：编解码器和协议¾3GPPTS26.244：3GPP文件格式介绍¾3GPPTS26.245：带有时序的文本¾3GPPTS26.246：3GPP中的SMIL其中最重要的是3GPPTS26.234，编解码器规范和传输协议。3GPP定义了无线网上传输流媒体的一个框架，采用了当前比较成熟的编码和媒体传输技术，描述如下。第11页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式(1)编码技术：VideoCODEC包括：MPEG-4VisualSimpleProfile、H.263Profile0andProfile。AudioCODEC包括：AMRNarrowband、AMRWideband、MPEG-4AACLowComplexity。(2)传输协议：移动流媒体传输协议与固网的传输协议基本上相同，也都是采用RTSP(RealTimeStreamingProtoco1)、RTP(Real-timeTransportProtoco1)、RTCP(Real-timeTransportControlProtoco1)流媒体传输协议，区别是RTP的下层承载协议有一点不同。对于固网传输来说，网络状况相对比较好，RTP的承载协议可以采用UDP或TCP进行传输。在无线网络中，RTP只有UDP，没有TCP，无线网络的链路相对于固网来说，更加地恶劣、不稳定，丢包率相对要大，如果采用TCP的传输协议，播放器就会频繁地缓冲，造成经常停顿的播放效果。3.1.23GPP23GPP2即3rdGenerationPartnershipProject2。该组织是于1999年1月成立，由美国TIA、日本的ARIB、TTC、韩国的TTA四个标准化组织发起，主要是制订以ANSI-41核心网为基础,CDMA2000为无线接口的第三代技术规范。VideoCODEC包括：MPEG-4、H.263。AudioCODEC包括：QCELP。3.1.3MPEG-4MPEG-4标准设计的目的是在低码流的情况下提供高质量的音视频，最初是针对互联网上的用户传输多媒体信息，后来由于无线技术的发展,能够在移动终端提供多媒体服务，MPEG-4技术也就被引入无线传输领域，其中MPEG-4中的视频CODEC被3GPP和3GPP2组织采纳作为视频标准。同时MPEG-4的文件格式.mp4和音频格式AAC都成为移动流媒体的标准。但采用MPEG-4CODEC的一个问题是专利费用高昂，MPEG-4的专利收费组织MPEG-4-LA对运营商的收费是每一个独立运营单位每年100万美元。拿中国来说，每一个省都是一个独立运营实体，因此单单专利费用每年都是一笔很大的开支。第12页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式3.1.4RMReal公司的流媒体产品，从1994年以来已经发展到了第十代，在视频CODEC上有了重大突破，在相同视频质量的情况下：比WMV9码率降低30%；比RealVideo9码率降低30%；比MPEG-2码率降低80%；比HDTV码率降低75%；比MPEG-4(ASP)码率降低45%；比H.264码率降低15%。全球排名前六的手机厂商，包括Nokia、Motorola、SonyEricssion，都内嵌采用Real的第十代视频解码技术RealVideol0的Realplayer播放器。因为Real的CODEC不含有任何的专利费，并且由于其低码流高质量的视频信号，目前在全球已经有30个国家47个移动运营商采用RealNetworks公司的技术应用为用户提供流媒体服务，使RM格式成了移动流媒体事实上的国际标准。3.2移动流媒体的系统功能3.2.1功能描述移动流媒体基本业务可以分为以下三种典型业务模式：（1）流媒体点播：内容提供商将预先录制好的多媒体内容编码压缩成相应格式，存放在内容服务器上并把内容的描述信息以及链接放置在流媒体的门户上。最终用户就可以通过访问门户，发现感兴趣的内容，有选择的进行播放。（2）流媒体直播：流媒体编码服务器将实时信号编码压缩成相应的格式，并经由流媒体服务器分发到用户的终端播放器。根据实时内容信号源的不同，又可以分为电视直播、远程监控等。（3）下载播放：用户将流媒体内容下载并存储到本地终端中，然后可以选择在任意时间进行播放。对于下载播放，主要的限制指标是终端的处理能力和终端的存储能力，内容提供商可以制作出较高质量的视频内容(高带宽，高帧速率)，但需要考虑内容的下载时间及终端的存储空间。第13页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式3.2.2功能要求流媒体业务必须向用户提供内容发现和业务使用两个基本功能，还必须具备与其他服务或应用的接口能力。流媒体内容的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，访问流媒体业务平台Portal，通过页面浏览、分类查找或直接搜索功能发现流媒体内容的过程。而流媒体业务的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、流媒体内容的下载播放以及收看实时流媒体广播服务。不同的终端之间处理能力有很大区别，所支持的协议也各不相同，流媒体业务必须具备有对终端适配的功能。对于移动用户来说，在同一地点的不同时间或在同一时间的不同地点所能使用的网络带宽会有很大的不同，所以用统一带宽速率压缩的内容无法满足不同用户的实时播放需求。流媒体业务应该根据用户的实际使用状况，提供带宽适配的功能。流媒体业务应具有可以传送多种通用流媒体文件格式，包括MPEG4、H.263、RealNetworks、WindowsMedia，静止图像如JPEG、GIF、动画GIF、BMP等，特殊格式如SMIL和SVG等的功能。流媒体业务必须具有用户认证和管理的功能。在满足了上述功能的前提下，整个流媒体系统才能正常运行起来。3.3移动流媒体系统的组网方案和协议结构3.3.1组网方案流媒体系统的组网可以分为单点系统和多点系统两种方式，在前期用户数量少的时候，可以使用单点系统，单点系统适合集中建设模式，全网只有一个核心流媒体业务平台，单点系统的组网结构存在两个不同类型的地区，位于A类地区用户相当于本地用户，用户接入后可以通过本地的分组网直接接入到本地的流媒体业务平台使用，如下图所示：第14页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式图3-1移动流媒体系统单点组网方案Fig.3-1Single-pointconnectnetworkofmobilestreaming单点系统的组网结构存在两个不同类型的地区，位于A类地区用户相当于本地用户，用户接入后可以通过本地的分组网直接接入到本地的流媒体业务平台使用流媒体服务；B类地区的用户在接入本地的分组网后还需要通过骨干网连接到远端的流媒体业务平台。当用户数量增加的时候，系统负荷会加大，单点系统则不能满足整个业务的要求，此时就要在单点系统的基础上升级为多点系统，实现方法是在流媒体用户数量多的地方增加地方级流媒体业务平台，原有的流媒体业务平台作为中央流媒体业务平台，实现流媒体用户的漫游计费和对全国内容的统一管理，下图所示。图3-2移动流媒体系统多点组网方案Fig.3-2Multi-pointnetworkofmobilestreaming有别于单点系统，除了A类地区和B类地区以外，在多点系统中增加了C类地区。第15页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式C类地区是流媒体用户较多的地方，有自己的地方级流媒体业务平台，可实现自主计费和内容维护，这样就可以大大减少中央流媒体业务平台的负担。3.3.2协议结构移动流媒体系统的协议结构如下图所示：图3-3移动流媒体系统协议结构Fig.3-3Structureofagreementinmobilestreamingsystem流式传输的实现有特定的实时传输协议，其中包括Internet本身的多媒体传输协议，以及一些实时流式传输协议等，只有采用合适的协议才能更好地发挥流媒体的作用，保证传输质量。IETF（Internet规划与发展的主要标准化组织）已经设计出几种支持流媒体传输的协议。主要包括实时传输协议RTP（Real-timeTransportProtocol）、实时传输控制协议RTCP（Real-timeTransportControlProtocol）、实时流协议RTSP（Real-timeStreamingProtocol）。除上述协议之外，流媒体技术还包括对于流媒体类型的识别。（1）实时传输协议RTPRTP是用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据，但RTP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RTCPRTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间，各参与者周第16页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，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，它们能以有效的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实时流协议RTSP是由realNetworks和Netscape共同提出的，该协议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。HTTP与RTSP相比，HTTP传送HTML，而RTP传送的是多媒体数据。HTTP请求由客户机发出，服务器作出响应。使用RTSP时，客户机和服务器都可以发出请求，即RTSP可以是双向的。（4）会话描述协议SDP（SessionDescriptionProtocol）SDP会话描述协议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、邀请和另外一些媒体会话的初始化工作。SDP内容包括:会话名称和目的、会话活跃时间、媒体类型(视频、音频等)、传输协议(RTP/UDP/IP等)、媒体编码格式(H.263、MPEG4等)、接收媒体的相关信息（地址、端口和格式等）。3.3.3移动流媒体系统的相关接口和标准为了使整个移动流媒体系统能够协调运作起来，各个平台与终端的接口和标准必须要有合理统一的规定。1.流媒体业务平台与用户终端的接口用户在流媒体内容门户网站发现内容时，流媒体业务平台与终端用户之间采用标准的HTTP或WAP协议，以HTML、XHTML或WML格式的文件进行信息交互。用户在下载流媒体文件时，流媒体业务平台与终端用户之间采用标准的HTTP或WAP相关下载协议，将流媒体内容从流媒体下载服务器下载到手机端。用户在实时播放流媒体文件时，流媒体业务平台与终端用户之间采用标准的RTSP、RTCP、RTP等协议来传送流媒体文件，并实现播放和基本的控制功能。2.流媒体业务平台的网管接口流媒体业务平台提供管理配置接口，与网管系统之间采用该协议通讯，管理员可通过管理工具实现对流媒体业务平台出错机制的管理，并可以自定义一些非标准的出第17页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式错机制。流媒体业务平台报告的错误主要包括：¾系统重新启动、系统流量以及系统软件导致的可用系统资源降低等反常情况。¾某一网元不工作或处于不良工作状态。¾对于管理员单独定义的监控对象达到报警条件。对于多个事件引发的多个相同错误，系统只会产生一条报警记录。另外，系统还允许管理员对报警结果进行有条件的过滤，保证管理员只得到有用信息。3.流媒体业务平台与计费系统的接口流媒体业务平台与计费系统之间的连接协议采用标准的TCP/IP协议，应用协议采用FTP文件传输协议，由流媒体业务平台产生的CDR以文件为单位进行数据交换。3.4移动流媒体平台的内容分发系统由于流媒体的种种特性，在有线和无线网络上传输流媒体面临着诸多问题，比如网络拥塞、服务器超载等。为了解决这些问题，移动流媒体内容分发网络（MobileStreamingMediaContentDeliveryNetwork，MSM-CDN）的概念应运而生。MSM-CDN是一种覆盖在现有IP网络上的复合虚拟网络，它通过叠加的服务器实现端到端的媒体传输以及网间的媒体业务，提供了一种新的媒体传输平台。MSM-CDN是由一系列被管理或者自管理的节点组成的，它们相互协调地为移动用户传输流媒体，这些叠加的节点在网络中起到了关键控制点的作用，大大提高了端到端的流媒体传输的性能。MSM-CDN能够向大规模移动用户提供流媒体传输业务，是实现移动流媒体技术的基础。MSM-CDN具有资源利用率高及时延迟小等优点。第18页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式第四章中国移动流媒体业务编解码技术问题4.1流媒体业务概述中国移动流媒体业务是指基于GSM网络、EDGE网络、3G网络进行传输，采用流式播放技术，为用户提供各类适合移动用户观看的视频类内容（包括新闻、影视、综艺等内容，也可以是为移动用户制作的专门的频道或视频短篇）的业务。流媒体业务根据业务使用方式、业务覆盖范围以及提供的信息服务的种类，可以有多种分类方式：4.1.1按业务使用方式划分根据业务使用方式，业务分为两类：流媒体业务和音/视频下载业务。音/视频下载业务：用户将流媒体内容下载并存储到本地终端中，然后可以选择在任意时间进行播放。对于下载播放，主要的限制指标是终端的处理能力和终端的存储能力，内容提供商可以制作出较高质量的视音频内容(高带宽、高帧速率)，但需要考虑内容的下载时间及终端的存储空间。4.1.2按业务覆盖范围划分根据流媒体业务开展区域的不同，可分为全网业务和本地业务。（1）全网业务为全网用户提供服务的业务。（2）本地业务为特定地区用户提供服务的业务。4.1.3按业务使用方式划分根据流媒体业务提供信息的种类不同，可分为新闻类、体育类、影视类、音乐类、第19页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式娱乐类、教育类、商务类、游戏类、综合类九大类。4.2流媒体业务编解码问题根据流媒体业务的移动特性，不同的手机终端支持的文件格式、采用的编解码技术，在不同的网络条件下，使用的不同的业务使用方式，对视频文件的格式及技术参数要求是不同的。如何才能使目前市场上的大多数终端能够较好的使用流媒体业务是移动流媒体业务面临的一个关键问题。根据第一章第5节所述的视频编码标准、第二章第一节所述的主流媒体格式，以不同的格式制作了不同参数的流媒体文件，通过终端测试，希望能获得最终文件制作的关键参数。4.2.1编码参数实验设计为了获得最佳编码参数，对同一视频源，采用不同码率压制了不同的文件，并且设计了打分表：得分（5分编号格式编码格式码率帧率制）Video:H.2632013GP5Audio:AMR-NB6Video:H.2635023GP6Audio:AMR-NB7Video:WMV9403WMV5Audio:WMA910Video:WMV9504WMV6Audio:WMA912试验结果发现，不同的网络环境、不同的终端、不同的视频源，对于压制参数的要求不尽相同：z在线播放时，在EDGE网络下，可以使用更高的配置参数，为用户提供更好的音视频享受；z音视频下载时，有小部分终端仅支持小于200k的文件下载，因此不得不通过进一步对视频源的时间进行控制，从而控制下载文件的大小；z大运动场景（例如体育节目、动作片等）对视频压制参数要求更高，静态场第20页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式景（新闻播报、文艺片等）可以使用较低的视频压制参数。4.2.2编码参数实验的调整因此，根据第一次试验的初步结论，调整试验如下：业务使编号网络环境文件格式编码格式码率帧率得分（5分）用方式Video:H.263601EGPRS3GP6Audio:AMR-NB7Video:H.263702EGPRS3GP8Audio:AMR-NB8点播Video:H.263203GPRS3GP5Audio:AMR-NB6Video:H.263504GPRS3GP6Audio:AMR-NB7业务使编号时长文件格式编码格式码率帧率得分（5分）用方式Video:H.2634051-2分钟3GP6Audio:AMR-NB8Video:H.26355630秒3GP5Audio:AMR-NB7下载Video:WMV96071-2分钟WMV5Audio:WMA910Video:WMV950830秒WMV6Audio:WMA9154.2.3编码参数实验结果在完成了试验方案的调整后，抽取了100名用户对不同的试验样本进行观看，别且打分，最后得出的结果如下：0分：不能播放1分：图像停顿，声音受损严重，基本不能观看2分：图像及声音较模糊3分：可以接受第21页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式4分：图像比较流畅，声音比较清晰5分：图像流畅，声音清晰编号最高分最低分平均分1534.62433.73534.24413.15402.36544.17503.18533.64.3流媒体业务编解码问题解决方案在以上试验的基础上，优化了编码参数、帧率，确定了移动流媒体业务文件格式及主要技术参数如下：业务使编号网络环境文件格式编码格式码率帧率时长用方式Video:H.263601EGPRS3GP63-5分钟Audio:AMR-NB7．95点播Video:H.263222GPRS3GP53-5分钟Audio:AMR-NB5.9Video:H.2635533GP630秒钟Audio:AMR-NB7.95下载Video:WMV9504WMV630秒钟Audio:WMA912为了适应不同的网络环境，不同的终端，同一个视频文件必须压制四种不同的格式，以满足适配。第22页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式第五章中国移动流媒体业务系统实现2005年，中国移动通信集团公司上海公司作为图像类业务创新基地，承建流媒体业务平台，单点为中国移动全网提供流媒体业务，开展全网的流媒体业务试点工作，并于2005年9月正式商用，为上海、广东、福建等地的移动用户提供流媒体点播、直播业务、为全国用户提供下载业务。2006年2月15日完成计费升级，正式开始全网收费。根据第三章中所述的编解码解决方案，建设了基于分组交换的移动流媒体业务，支持点播、直播和下载业务，具有高性能、高可靠性、高扩展性，能适配不同的视频和音频编码，支持不同的流媒体协议和文件格式，支持数字版权DRM，支持遵循3GPP标准的流媒体服务的基本功能以及相关的服务管理功能的中国移动流媒体业务的平台。5.1组网方案5.1.1流媒体平台广域网互联结构第23页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式图5-1：流媒体平台广域网互连架构FIG5-1：TheInterlinkageFrameworkofStreamingMediaServicePlatformonWideAreaNetwork流媒体业务平台目前已经为全国10个省市的GPRS和EDGE网提供流媒体服务，并开通面向全国的下载业务。中心节点的EUPortal进行业务展现，进行不同网络和终端的能力适配，树立统一的流媒体业务形象；全网的SP/CP通过流媒体平台进行统一内容发布和内容管理维护。流媒体的直播和点播业务流从各省本地WAP网关前的GRE路由器，直接路由到防火墙，通过CMNET连接到中国移动流媒体中心节点；下载业务流通过WAP[32]网关，经由防火墙，通过CMNET连接到中国移动流媒体中心节点。考虑到提供对中国移动TD试验城市的流媒体服务能力，基于水平改造的思路，增加TD流媒体服务器，专门为TD用户提供高码率的流媒体服务。流媒体平台与移动TD-SCDMA网在北京集中新建的WAP网关连接，并维持现状与2GBOSS系统相连，TD-SCDMA用户的话单由2GBOSS系统进行分拣送到TD-SCDMA新建的BOSS系统。第24页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式整个分布式流媒体网络的流媒体业务节点将分中心节点和边缘节点，全网只有一个中心流媒体节点，各地可以按照本地的运营需要部署相应的边缘节点，中心节点和边缘节点通过内容分发和计费鉴权接口进行相连。中国移动流媒体平台具有中心节点功能：1)处理所有全网业务的内容请求，根据用户的信息作出准确判断，将用户的请求调度到指定的服务节点。2)负责全网业务的内容分发管理，把需要服务的内容分发到边缘节点。3)负责全网业务SP/CP的接入、内容的注入和内容的存储。4)负责全网业务的后台支撑，完成SP/CP管理、认证和计费、网络和业务监控、统计分析等功能。5.1.2流媒体平台与外部网络的连接中国移动流媒体平台经S8016与S8508交换机通过防火墙与CMNET以及文广SP/CP相连；经S8016与S8508交换机直接与上海移动BOSS系统及钦州机房网管连接。流媒体平台通过CMNET与一级BOSS系统连接。1.与BOSS系统的连接流媒体平台与BOSS系统的连接，用于流媒体平台与BOSS之间用户信息及话单的传送。流媒体平台将根据用户归属地将用户信息分别送至上海移动BOSS及一级BOSS（外地用户），而全网用户的话单由上海移动BOSS统一处理。扩容后流媒体系统将支持TD用户，现网2GBOSS系统根据MSISDN信息进行话单分拣，送往相应的TD的BOSS或者2GBOSS。2.与网管的连接流媒体平台与网管网段的连接，用于监控流媒体平台所有网元设备的软硬件性能。3.与SP/CP直播源的连接流媒体平台与SP/CP直播源的连接，用于直播源信息的传送。目前流媒体平台第25页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式的编码器是和流媒体平台之间通过专线进行内容的发布和传输。考虑为TD用户提供服务，直播编码的码率要有较大的提高，流媒体平台将逐步拓宽专网的带宽，来满足CP/SP节目发布和传输的要求。4.与公网的连接5)WAP网关通过CMNET接入流媒体平台。由于中国移动流媒体平台需要支持TD用户并且具备中心节点功能，对WAP网关及防火墙有下列需求：为了更好的开展流媒体业务(终端适配)，需要WAP网关向流媒体业务平台发送信息，包括：用户终端类型、用户终端的MSISDN、终端IP地址、GGSNID等。另外，为了支持流媒体业务的开展，WAP网关处的防火墙需要支持流媒体协议以及对应的NAT转换，再经过CMNET网络接入流媒体平台。5.2系统结构图5-2流媒体业务平台系统结构Fig.5-2Pagesettinggraphofpaper第26页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式业务管理服务器业务管理服务器（MDSP）支持的软件功能包括：终端适配、门户引擎、门户管理、业务内容管理、用户终端管理以及业务支撑。业务管理服务器（MDSP）由业务支撑模块（MDCC）、业务内容管理模块（MDMC）和门户引擎（PortalEngine）组成。其中：MDCC模块实现定购关系管理、用户鉴权、SP/CP业务鉴权和实时批价等功能，对上报的计费信息进行一次批价和优惠计算，并对用户访问结果和计费结果进行统计和分析，同时为外部设备如客服中心、营业系统、SCP等提供接口。MDMC模块实现对SP/CP管理、内容审核管理、业务定义、上下线管理，为系统管理员及SP/CP管理员提供基于WEB的自服务门户管理操作界面，系统管理员可通过此子系统完成对业务、内容、计费信息等各类数据的管理，同时此子系统提供了基于工作流的完整的SP/CP生命周期、业务生命周期管理功能。PortalEngine支持门户引擎软件功能，提供门户服务器（EUPortal）与业务管理服务器交互的接口，包含节点内容的展现、用户鉴权等。流媒体服务器流媒体服务器是流媒体平台的核心部件，其中流媒体引擎由3GP媒体服务模块（HMS服务器）、WMV媒体服务模块（CS-M服务器）、模拟直播服务器(SLS服务[36]器)组成；中间件由媒体分发模块（MM服务器）和统一鉴权模块(UM服务器)组成。HMS服务器，是流媒体业务平台的核心设备，提供3GP格式的流媒体业务支持能力；WMV流媒体服务器，即CS-M服务器，提供对微软流媒体格式的支持；新增SLS服务器，提供模拟直播业务的支持，SP/CP根据运营需要编排模拟直播节目；MM服务器支持内容分发软件功能，负责将SP/CP上传的节目内容分发至流媒体服务器及下载服务器；UM服务器提供了用户认证、用户鉴权、业务鉴权、定购关系鉴权等功能接口,将用户的业务请求转发到MDSP，实现计费和统计功能。下载服务器第27页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式下载服务器（DLSC）支持下载服务软件功能，用于提供音频视频文件下载服务。门户服务器门户服务器（EUPortal）支持WAP门户软件功能，提供流媒体业务和下载业务的展现。用户通过门户能够获取流媒体业务内容列表及简要的内容信息，选择感兴趣的流媒体内容和下载内容，发起直播、点播和下载请求。EUPortal由展示模块WapAPP和管理模块Mgmt组成。增值服务器增值服务器(VAS)实现增值业务特性，为流媒体平台提供增值业务，包括闲时下载、视频搜索、互动业务等服务。目录服务器部署了闲时下载、视频搜索元数据生成服务以及短信订购模块。新增互动服务器部署软件使用户基于互动信息，通过各种互动操作，参与到手机节目中。另外为奥运期间可能开展的各种增值服务预留4台增值服务器。DRM服务器DRM提供了数字版权管理，用于保护内容的安全性、控制用户对内容的使用权限。网管监控服务器[35]网管监控服务器(NMS)系统实现统一网管，提供全面的网管功能，包括系统管理、配置管理、性能管理、告警管理、安全管理等管理功能。新增系统统一配置功能，实现对所有网元的统一配置管理。报表服务器报表服务器(Reporter)支持报表系统软件功能，实现统计各种业务报表的功能。5.3系统特点本系统是面向中国移动全网的端到端解决方案，满足了业务运营、管理、性能、可靠性、升级扩容、开放接口、标准等运营级的需求，主要包括如下特点：第28页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式自主知识产权、支持标准和开放的流媒体核心平台－系统提供对主流国际标准MPEG-4/3GPP/3GPP2的流媒体业务支持，同时可以支持WMV第3方流媒体技术。具备在终端互操作、高性能、可靠性和移动网络优化等关键能力；支持点播、直播、下载三种业务形式；先进合理的体系结构－本系统是叠加在移动基础网络之上的增值网络，与基础网络、运营支撑和业务应用各层之间的接口开放，具有良好开放性和扩展性；扩展能力－充分考虑今后业务发展的需要，升级扩容方便，可平滑扩容；可运营、可管理－提供完整的业务运营和管理能力，支持用户管理、cp/sp接入管理、业务管理、鉴权、批价、内容管理、内容发布、内容审查等功能，提供友好的操作界面；完善的网管能力－提供完善的网管功能，包括配置管理、性能管理、告警管理、安全日志管理等；电信级高可靠性（ATCA）－ATCA平台是一个高密度、高性能、机架式的服务器系统，采用基于模块化、可兼容、可扩展的硬件构架，可满足运营商的大容量、高性能、可靠性、扩展性等诸多要求；为运营商提供新一代模块化、经济实用的电信解决方案，为实现强大的业务处理功能提供可靠的硬件基础。5.4中国移动流媒体业务平台性能配置核算5.4.1用户模型考虑到GPRS/EDGE的发展现状和TD-SCDMA的建设，为了更加准确预测和分析流媒体业务模型，流媒体业务模型分为两个，GPRS/EDGE网络情况下流媒体业务模型和TD-SCDMA网络情况下流媒体业务模型。1.GPRS/EDGE用户模型基于对08年年底流媒体用户发展和行为的预测和分析，并参考现网数据统计和业界取值状况，取定的GPRS/EDGE网络情况下流媒体业务模型如下表所示：第29页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式业务类型在线播放下载Portal闲时推送预测指标点播直播业务渗透率100%90%90%100%用户月平均使用次数0.4950.0600.1354.140忙日集中系数0.050.050.050.05忙时集中系数0.10.10.10.1每个SESSION数据量（内容平均大450457233250小，KB）每个SESSION呼叫次数11155小时（推平均时长（S）751204805送时长）带宽利用率70%70%70%70%70%闲时推送内容数目2闲时推送文件平均大小（KB）2本期建设用户规模（万）127412741274127430表5-1：GPRS/EDGE网用户模型LIST5-1：GPRS/EDGENetworkUserModel2.TD-SCDMA用户模型基于GPRS/EDGE网用户模型，考虑TD-SCDMA的带宽的增大，设定TD用户与月平均使用次数的增长系数为1.3；取定的TD-SCDMA网络情况下流媒体业务模型如下表所示：第30页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式业务类型在线播放下载Portal闲时推送预测指标点播直播业务渗透率100%100%100%100%用户月平均使用次数0.6440.0780.1765.382忙日集中系数0.050.050.050.05忙时集中系数0.10.10.10.1每个SESSION数据量（内容平675685349950均大小，KB）每个SESSION呼叫次数1115平均时长（S）5小时（推751206005送时长）带宽利用率70%70%70%70%70%闲时推送内容数目2闲时推送文件平均大小（KB）2本期建设用户规模（万）51251251251210表5-2：TD-SCDMA网用户模型LIST5-2：TD-SCDMANetworkUserModel3.为计算MDSP容量，取定业务模型如下表所示：SP/CP编辑总数300业务管理请求并发比例20%下载业务管理事务占业务管理事务的比例50%下载内容管理事务占下载业务管理事务的比例10%流媒体业务管理事务占业务管理事务的比例50%流媒体业务内容管理事务占流媒体业务管理事务的比例10%表5-3：MDMC话务模型LIST5-3：MDMCErlModel计算依据以下：1)单用户忙时访问次数（次/小时）=每用户业务月平均使用次数×忙日集中系数×忙时集中系数。第31页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式2)CAPS（次/秒）=单用户忙时访问次数×使用业务用户数×渗透率/3600。3)并发访问数（次）=CAPS×平均时长×峰值系数（峰值系数是以2006年6月世界杯期间作为峰值和其他月份的比率，取值1.3）。4)网络带宽需求（Mbps）=CAPS×内容平均大小(KB)×8/带宽利用率/1024×峰值系数。对于特定服务器，还有以下计算公式：1)对于下载服务器总闲时并发访问数（含正常下载访问）=闲时并发访问数+忙时并发访问数×闲时忙时并发访问比（闲时忙时并发访问比取0.2）；闲时下载带宽需求=闲时推送下载带宽+忙时带宽需求×闲时忙时流量比。2)对于MDCC模块MDSP每秒业务请求数（CAPS）=用户数×业务渗透率×业务月平均使用次数×MDSP每次使用包含呼叫次数（取定值为2）×忙日集中系数×忙时集中系数/3600。3)对于MDMC模块业务管理事务并发总量（CAPS）=SP/CP编辑总数×业务管理请求并发比例；下载业务内容管理事务并发量（CAPS）=业务管理事务并发总量×下载业务管理事务占业务管理事务的比例×下载业务内容管理事务占下载业务管理事务的比例；流媒体业务内容管理事务并发量（CAPS）=业务管理事务并发总量×流媒体业务管理事务占业务管理事务的比例×流媒体业务内容管理事务占流媒体业务管理事务的比例。5.4.2系统性能硬件配置分析[13]1)GPRS/EDGE流媒体服务器基于GPRS/EDGE用户模型以及计算公式，性能需求分析的结果数据如下：点播并发访问数为149.06次，带宽需求为6.34Mbps；直播并发访问数为1341.54次，带宽需求为72.74Mbps；在线播放＝点播＋直播，同时考虑奥运效应（假定奥运增长系数为2.0，以下同），第32页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式得出结果为在线播放的并发访问数量为2981次，此时带宽需求为158Mbps。现网中单台HMS支持700并发访问，需要2981/700=5台流媒体服务器，目前现网有5台PC服务器，满足性能需求。GPRS/EDGE流媒体总的带宽需求158Mbps，现网中流媒体服务器采用千兆网卡，可以满足出口带宽需求。[13]2)TD-SCDMA流媒体服务器基于TD-SCDMA用户模型以及计算公式，性能需求分析的结果数据如下：点播并发访问数为86.53次，带宽需求为5.52Mbps；直播并发访问数为973.44次，带宽需求为63.35Mbps；在线播放＝点播＋直播，同时考虑奥运效应（假定奥运增长系数为2.0，以下同），得出结果为在线播放的并发访问数量为2120次，此时带宽需求为138Mbps。考虑到TD-SCDMA流媒体码率较高，单台HMS支持500并发访问，需要新增增加2120/500=5台PC服务器。TD-SCDMA流媒体总的带宽需求138Mbps，TD-SCDMA流媒体服务器需要采用千兆网卡，满足出口带宽需求。[13]3)增值服务器增值服务器是为闲时推送等业务提供的，闲时推送配置在闲时向每个用户平均每天推送2次媒体链接，考虑每天闲时为凌晨3点到8点，GPRS/EDGE网络情况下，300000用户每秒发送并发请求为300000×2/5/3600=33.33次/秒；TD-SCDMA网络情况下，100000用户每秒发送并发请求为100000×2/5/3600=11.11次/秒；全网情况下总的每秒发送并发请求为33.33+11.11=44.44次/秒。现网增值服务器单机可以支持30次/秒，现网中有2台，采用负载均衡方式工作，总共可以支持60次/秒，可以满足需求。推送所需带宽＝CAPS×推送文件大小×8/带宽利用率/1024×峰值系数=44.44×2×8/0.7/1024×1.3=1.29M。现网中增值服务器采用千兆网卡，可以满足出口带宽需求。但是，奥运会催生大量的新业务（如www门户，飞信用户视频上传和共享等），为充分确保奥运相关的业务需求，预留4台增值服务器。关于增值服务器上的其他服第33页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式务，google搜索元数据生成模块等对服务器压力较小可以忽略。[13]4)下载服务器基于GPRS/EDGE网和TD-SCDMA用户模型以及计算公式，性能需求分析的结果数据如下：GPRS/EDGE网忙时并发访问数为853.98次，忙时带宽需求为57.19Mbps；总闲时并发访问数为3420次；闲时下载带宽需求为229.05Mbps。TD-SCDMA网忙时并发访问数为446.16次；忙时带宽需求44.82Mbps；总闲时并发访问数1173次；闲时下载带宽需求117.78Mbps。考虑奥运效应，全网总的忙时并发访问数2600次；总的忙时带宽需求为204Mbps；总的闲时并发访问数4593次；总的闲时下载带宽需求347Mbps。现网下载服务器配置为2台，每个服务器节点支持2000并发访问。通过负载均衡方式工作，总共支持4000并发访问，需要新增1台，总共支持6000并发访问，才可以满足性能需求。下载服务器采用千兆网卡，可以满足出口带宽需求。[13]5)EUPortal服务器基于GPRS/EDGE网和TD-SCDMA用户模型以及计算公式，性能需求分析的结果数据如下：GPRS/EDGE网络并发访问数为476.16次；带宽需求为53.14Mbps。TD-SCDMA网络并发访问数为248.77次；带宽需求为27.76Mbps。考虑奥运效应，总的并发访问数为1450次；总的带宽需求为162Mbps。现网中已有Portal服务器3台，每个节点支持220并发访问，负载均衡情况下最大能支持660并发访问，为满足1450次的并发访问数，需要增加4台，总共可以满足1540次并发访问，才可以满足性能需求。Portal服务器采用千兆网卡，可以满足出口带宽需求。[13]6)MDSP服务器MDCC模块：MDCC模块在GPRS/EDGE网下的总CAPS值包括点播、直播、Portal和下载总第34页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式的每秒业务请求数，为170.24CAPS；在TD-SCDMA网下的总CAPS值包括点播、直播、Portal和下载总的每秒业务请求数，为89.30CAPS；MDCC模块全网总CAP值为259.54CAPS。MDMC模块：MDMC总的并发业务量（CAPS）包括业务管理事务并发总量、下载业务内容管理事务并发量以及流媒体业务内容管理事务并发量。业务管理事务并发总量为60CAPS，下载业务内容管理事务并发量为3CAPS，流媒体业务内容管理事务并发量为3CAPS。MDMC总体并发事务量（CAPS）66CAPS。现网MDMC和MDCC分别部署在一套互为主备SUNV490双机上，假如MDMC和MDCC任何一台出现故障，MDMC和MDCC共存一台的SUNV490上，总的并发事务数为＝259.54＋66=325.54CAPS。而SUNV490支持MDMC和MDCC最大CAPS是200个，故增加一套小型机和现网这套小型机分别部署MDMC和MDCC模块。[13]7)PortalEngine模块和Oracle数据库服务器目前MDSP的PortalEngine和Oracle数据库的TPCC参数值如下表所示：固定指标单次指标单位PortalEngine5004.3tpmCOracle数据库50000.5tpmC表5-4：PortalEngine和OracleTPCC参数值LIST5-4：PortalEngineandOracleTPCCParametertpmC的计算公式为：PortalEngine的tpmC=60×PortalEngine的CAPS值×PortalEngine单次指标+固定指标；Oracle数据库的tpmC=60×(MDCC事务并发总量＋MDMC总体事务并发量)×数据库单次指标)+固定指标；第35页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式根据业务相关性，得出MDSP中Portal引擎模块总CAPS值=MDSP在GPRS/EDGE下每秒业务请求数（portal）+MDSP在TD-SCDMA下每秒业务请求数（portal）＝146.51+76.54=223.05CAPS；PortalEngine的tpmC=60×223.05×4.3+500=58047tpmCOracle数据库的tpmC=60×（259.54+66）×0.5+5000=14766tpmC目前现网的PortalEngine和数据库采用互为主备的模式，SUNV490的标准的处理能力是175204tpmC，按照30％的冗余，可用的处理能力是122642tpmC，如果现网设备出现故障，切换到同一台主机上，总的tpmC为72813tpmC，可以满足需求。[13]8)NMS网管服务器NMS服务器基本消耗需要2000tpmC，每监控一个网元设备需要150tpmC，接入一个监控客户端需要550tpmC。扩容后需要监控的网元设备共44个，考虑30％的冗余，得到所需tpmC为（2000＋150×44＋550）/70%＝13071。目前现网SUNV440（2×1.59GCPU）的tpmC为29126，可以满足需求。9)总出口带宽忙时总带宽=在线播放带宽+忙时下载带宽+Portal访问带宽；闲时总带宽=闲时下载带宽+闲时推送服务器带宽+（忙时在线播放带宽+Portal访问带宽）×闲时忙时流量比；总出口带宽=MAX（闲时带宽需求，忙时总带宽）+SP/CP专线接入带宽。（根据预测08年底电视直播数为80路，直播流为80×6=480路，假定平均每路直播的码率为80Kb，那么SP/CP所需要的带宽为480×80/1024=37.5M）忙时总带宽=158+138+204+162=662Mbps；闲时总带宽=347+1.29+（158+138+162）×0.2=440Mbps；总出口带宽=MAX（662，440）+37.5=700Mbps。目前S8016、S8508可以满足需求。第36页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式5.5中国移动流媒体业务平台系统存储分析5.5.1存储需求基于对08年年底流媒体用户发展和行为的预测和分析，并参考现网数据统计，取定的与存储容量相关的数据如下表所示：需要保留的历用户包月用户按次话单节目内容SP/CP待审SP/CPSP/CP上节目内容史数据类型定购关系消费记录批节目个数传节目数信息大小历史数据需要6个月6个月6个月1个月10天50200/天12K保留的时间需保留的单个内工作流用户信消费记定购关系话单记录历史数据容大小信息大小息大小录大小信息大小大小保留数据的数1687.5K(GPRS/EDGE)/3K1K1K0.5K1K量/大小3375k（TD-SCDMA)表5-5：系统存储需求LIST5-5：SystemMemoryDemand5.5.2硬件配置计算[13]1)NAS容量计算NAS用于存储媒体节目内容以及分配给SP/CP供其存储节目使用。①媒体节目容量计算片源存储空间（G）＝SP/CP数目×SP/CP每天上传节目数×单个内容大小×保存时长；全网片源存储空间＝GPRS/EDGE网片源存储空间＋TD-SCDMA网片源存储空第37页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式间＝50×200×1687.5×(1×365/12)/1024/1024＋50×200×3375×(1×365/12)/1024/1024＝1468.5G；②分配给SP/CP待审批节目存储空间SP/CP总存储空间=SP数目×SP每天上传节目数×单个内容大小×保存时长;SP/CP总存储空间（G）=50×200×（1687.5+3375）×10/1024/1024=482.8G；由于动态码率适配和目前现网的适配方式要同时运营一段时间，因此取定动态码率适配上线时的NAS存贮为现网的1.5倍，目前现网NAS所占空间为45G，则NAS共需要存储空间为67.5+1468.5+482.8＝2019G，目前NAS的配置是11块146G的硬盘，采用RAID5技术，磁盘空间冗余30%，实际有效存储空间=146×10×70%=1022G，需要增加11块146G的硬盘，总共支持的存储空间是146×20×70%=2044G，才可满足系统需求。2)Oracle数据库磁阵存储空间Oracle数据库磁阵用于存储用户信息、内容信息、工作流控制信息及定购关系等。用户的存储空间（G）＝每个用户的存储空间×用户数量＝1K×(12740000+5120000)/1024/1024=17.1G内容存储空间（G）＝每个内容的存储空间×SP数目×SP每天上传节目数×保存时长＋其他的数据空间＝12K×50×200×(1×365/12)/1024/1024+10G＝13.5G工作流的实例信息（G）＝每个工作流信息的存储空间×SP数目×SP每天上传节目数×保存时长＝3K×50×200×(1×365/12)/1024/1024＝0.9G用户的按次消费记录存储空间（G）＝每条消费记录的存储空间×每月的访问次数(包括GPRS/EDGE及TD-SCDMA的下载、点播、直播)×保留的时间；而每月访问次数＝每用户月平均使用次数×用户数×业务渗透率考虑奥运效应，全网用户的按次消费记录存储空间（G）=(48.9+26.3)×2=150.4G定购关系的存储空间（G）＝每条定购关系的存储空间×用户数×每个用户每月的定购关系数×保留的时间＝0.5K×17860000×3×6/1024/1024＝153.3G则数据库服务器需要的存储空间＝17.1+13.5+0.9＋150.4+153.3＝335G第38页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式目前磁盘阵列的配置是16块72G的硬盘，采用RAID0+1技术，磁盘空间冗余30%，实际有效空间＝8×72G×70%=403G，可以满足需求，无需新增。3)MDSP磁阵存储空间新增的MDSP磁阵空间用于存储话单记录。话单记录存储空间（G）=话单平均大小×用户数×用户每月访问次数×保存时长。GPRS/EDGE网话单记录存储空间（G）＝(1K×12740000×100%×0.495×6＋1K×12740000×90%×(0.06+0.135)×6)/1024/1024＝48.9GTD-SCDMA网话单记录存储空间（G）＝(1K×5120000×100%×0.6435×6＋1K×5120000×100%×(0.078+0.1755)×6)/1024/1024＝26.3G全网话单记录存储空间（G）＝(48.9+26.3)×2.0=150.4G。目前磁盘阵列的配置是2块146G的硬盘，采用RAID1技术，磁盘空间冗余30%，实际有效空间＝146×70％=102G，需增加2块，总共有效空间=146×2×70％=204G，才可以满足需求。[13]4)BOSSAgent服务器BOSSAgent服务器对话单数据转换为符合BOSS要求的话单文件后保存本地磁盘中供BOSS获取。这样，6个月需要保存的话单文件总大小与MDSP磁阵中话单存储空间基本相同，为150.4G，该数据存放在NAS存贮空间，BOSSAgent不需要再增加硬盘，就能满足需要。[13]5)报表服务器（Reporter）报表服务器每天将Oracle数据库中业务及定购关系数据、MDSP磁阵中话单数据及门户访问日志同步至本地SQL数据库中作为统计数据源。其中，根据前述Oracle数据库磁阵存储空间的计算，源自Oracle数据库的数据大小不超过335/(6×365/12)=1.84G根据前述MDSP磁阵话单数据计算，源自MDSP磁阵中话单数据大小不超过150.4/(6×365/12)＝0.82G门户每天产生的访问日志数据大小不超过0.1G。第39页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式由于原始数据中包含大量分散的数据，统计后的数据量远小于原始数据，假设统计后数据等于原始数据，这样需要存储空间＝（1.84+0.82+0.1）×31×3＝256.7G，按月、按年的统计数据可以忽略不计。另外，考虑操作系统、数据库系统及应用软件占用1G，总共需要256.7＋1＝258G。目前报表服务器配置为2块36G硬盘和2块146G硬盘，采用RAID1技术，考虑磁盘空间冗余30%，实际有效空间为（36+146）×70％=127.4，不能满足需求。建议新增2块292G硬盘，与原有硬盘一起做RAID1，磁盘空间冗余30%，这样实际有效存储空间为(36＋146+292)×70％＝331.8G，才可以满足需求。5.6中国移动流媒体业务平台系统设备配置中国移动流媒体业务平台扩容建设的主要设备配置及功能说明如下表所示：第40页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式设备名称设备型号基本配置数量操作系统小型机及新增配件4*1.35GHz-8G-2*146G-2*集成EUPotalPortal数据SUNV490Solaris10/SC3.1/VM4.1-Oracle千兆网口-2*千兆网卡(四网1库服务器双机HA口)-2*FC-1*SCSI卡4*1.35GHz-8G-2*146G-2*集成MDMC&用户门户SUNV490Solaris10/SC3.1/VM4.1-Oracle千兆网口-2*千兆网卡(四网1引擎服务器双机HA口)-2*FC-1*SCSI卡4*1.35G-16G-2*146G-2*集成千SUNV490DLSC服务器兆网口-1*千兆网卡(四网1SUNSolaris10单机口)-1*SCSI磁盘阵列(EUPortalSunStorEdge12*146G(10KRPM硬盘)-8光1数据库)3510纤口MDSP磁盘阵列硬146G2盘PC服务器及新增配件NovellSuSELinuxEnterprise2*XeonTulsa7110M2.6GHz或TDHMS服务器HPDL580G45Server-多国语言版本-企业版以上(双核)-4G-4*146G-v9.0NovellSuSELinuxEnterpriseSLS模拟直播2*XeonTulsa7110M2.6GHz或HPDL580G42Server-多国语言版本-企业版服务器以上(双核)-4G-4*146G-v9.02*XeonTulsa7110M2.6GHz或VAS互动服务器HPDL580G42WindowsServer2003以上(双核)-4G-4*146GVAS奥运预留服务2*XeonTulsa7110M2.6GHz或HPDL580G44器以上(双核)-4G-4*146GHPDL380G5-2*Xeon双核EUPortal服务器HPDL380G5Woodcrest1.6GHz或以上4WindowsServer2003-4G(4*1G)-2*146GHPDL380G5-2*Xeon双核BOSS接口机HPDL380G5Woodcrest1.6GHz或以上1WindowsServer2003-4G(4*1G)-4*146GReporter服务器硬盘300G2NAS硬盘146G11表5-6：新增设备配置表LIST5-6：ConfigurationFilesofNewEquipment第41页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式第六章中国移动流媒体业务平台应用现状2005年，中国移动通信集团公司上海公司作为图像类业务创新基地，承建流媒体业务平台，单点为中国移动全网提供流媒体业务，开展全网的流媒体业务试点工作，并于2005年9月正式商用，为上海、广东、福建等地的移动用户提供流媒体点播、直播业务、为全国用户提供下载业务。2006年2月15日完成计费升级，正式开始全网收费。6.1中国移动流媒体业务现网运营情况6.1.1用户发展情况自2007年中国移动流媒体业务上线以来，用户访问情况良好，总体呈上升趋势。截止2007年12月31日，访问用户数达到541万户，使用用户数达到263万户。90000080000070000060000050000040000030000020000010000001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月访问用户数使用用户数付费用户数图6-1流媒体业务2007年用户增长图Fig.6-1TheUserDevelopmentStatusofStreamingMediaServicein2007第42页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式在所有用户中，广东省名列全国用户数的首位，占总体访问用户数的19%。其次分别是福建、江苏、浙江、四川，共占总体访问用户数的29%。2007年11月、12月的分省比较如下图：11月12月160000140000120000100000800006000040000200000东建苏江川北海东南南西京宁北徽江南津林西西州疆庆古南肃西夏他藏海广福江浙四河上山河湖山北辽湖安龙云天吉陕广贵新重蒙海甘江宁其西青黑内图6-2流媒体业务2007年11、12月分省用户图Fig.6-2TheUser’sProvinceofStreamingMediaServicein2007Nov,Dec6.1.2业务量发展情况在流媒体全网业务量方面，同样呈现增长趋势，2007年7月-12月业务流量折线图见下图：70000000060000000050000000040000000030000000020000000010000000007月8月9月10月11月12月播放流量(K)图6-3流媒体业务2007年7月-12月播放流量图Fig.6-3TheStreamingStatusofStreamingMediaServicefromJulytoDecemberin2007第43页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式其中2007年12月当月播放流量达到558GB,平均每用户业务使用次数达到4次。用户目前利用流媒体平台可以使用在线播放（包括点播、直播）和下载类业务。如图2-7所示，从流量分布来看，由于网络情况的改善，直播类业务增长迅速，从40%左右增长为60%左右，同时下载类业务的比重不断下降。直播类型的业务已经成为流媒体业务的主打业务。2007年7-12月流媒体业务平台各业务流量占比状况如下图所示：流媒体平台各业务流量对比情况100%80%60%40%20%0%7月8月9月10月11月12月直播(K)点播(K)下载(K)图6-4流媒体业务2007年7月-12月各业务流量对比Fig.6-4TheDifferServiceStreamingStatusofStreamingMediaServicePlatform6.1.3奥运直播报道奥运期间，从2008年8月8号-8月24号，为用户提供了直播、点播、下载全方位的业务应用。奥运专区使用用户累计达28万，累计业务收入192万。包括CCTV1、2、3、5、7、、12、新闻在内的7路开路直播；15路热点项目的全部赛事直播（篮球、排球、足球、乒乓球、体操、游泳（跳水）等各大项目全部比赛）。同时，奥运专区设立了用户可以加入的16个关注团（跳水、乒乓、体操、羽毛球、排球、田径、射击、游泳、篮球、姚明、刘翔、郭晶晶、张怡宁、程菲、林丹、郑洁），在关注团里能看到关注的项目和运动员的比赛、生活等各方面的视频信息，还能参加一些金牌互动的游戏环节。其中奥运直播频道最受用户欢迎。奥运专区业务的直播频道共22路。WAP日均第44页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式使用户1.1万，人均使用时长50分钟；客户端日均使用用户1.2万，人均日使用时长72分钟。35000300002500020000150001000050000号号号号号号号号号号号号号号号号号8月88月98月108月118月128月138月148月158月168月178月188月198月208月218月228月238月24WAP使用用户客户端使用用户使用时长图6-5流媒体业务2008年奥运期间直播用户数Fig.6-5TheUsersofStreamingServiceduring2008OlymopicGames6.2流媒体现网业务平台存在不足上海移动流媒体平台目前仅支持H.263、MPEG-4视频编码技术，随着流媒体技术的成熟与完善，上海移动流媒体平台需要提高播放质量，吸引更多的终端用户使用移动流媒体。从流媒体现网业务平台提供的功能和平台架构分析，主要存在以下不足：(1)目前GPRS网络下实际有效的带宽在30K左右，基于H.263进行节目直播、点播，播放稳定性较难得到保障；(2)节目播放质量较差，现状为2-3帧/秒，严重影响视听感受；(3)同样节目在各类不同终端下载/缓存时间段内，表现形式不统一；(4)由于不同终端限制，下载文件大小存在280K限制，导致节目时间短，无法满足内容表述需求；(5)针对不同终端播放器的内容制作适配工作量较繁琐，同一节目源必须压制、发布多种节目格式，系统所需空间与工作量较大；因此，播放质量问题成为阻碍流媒体业务发展的主要障碍。第45页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式6.3影响移动流媒体播放质量的要素分析无线网络中，用户的移动性、传输信道的恶劣等使得移动流媒体的QoS保证更加复杂。移动流媒体业务是通过移动网络和移动流媒体系统向终端用户提供音、视频多媒体内容服务，涉及到流媒体数据的采集、压缩、存储以及网络通信等多项技术。流媒体的播放有严格的实时性要求，要求在特定的时间间隔内将特定的数据单元解码显示。而目前的流媒体平台提供的业务开展中存在媒体文件播放中的停顿、马赛克等现象。而影响流媒体播放质量最主要的几个因素是带宽、压缩/编码的性能、终端能力。1、带宽随着移动流媒体业务的发展和用户的不断增长，带宽的问题日益凸显，运营商无法为所有的用户提供足够的带宽。这种矛盾对于无线频段资源有限的移动通信来说尤为突出。带宽的问题对流媒体业务开展的影响是双方面的：一方面会影响到用户收看质量；另一方面，由于流媒体应用消耗带宽大，会对网络造成影响。2、压缩/编码的性能影响音/视频的压缩/编码的性能的因素很多主要有以下两点：9压缩效率编码效率，要求在保证一定音/视频质量的前提下，媒体流的码流速率尽量低，以达到压缩流媒体文件的目的。其次是编码的冗余性和可靠性，与普通多媒体文件压缩/编码不同的是，流媒体文件需要在网络上实时传输，因此必须考虑传输中数据丢失对解码质量的影响。为了解决这个问题，采用一些先进的编码技术，最典型的方法是多描述编码(MDC)。MDC把原始的视频序列压缩成多位流，每个流对应一种描述，都可以提供可接受的视觉质量，多个描述结合起来提供更好的质量。9速率调节能力第46页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式媒体流的压缩/编码还需要考虑速率调节的能力，因为网络的拥塞状况是不断变化的，流媒体的编码必须能够适应网络速率的变化，一种方法是采用可扩展的层次编码，生成多个子位流（Substream），其中一个位流是基本位流，它可以独立解码，输出粗糙质量的视频序列，其他的子位流则起质量增强的作用，所有的子位流一起还原出最好质量的视频序列。当网络速率变化时，可以通过调节流输出的层次来控制码流的速率，从而适应网络速率的变化。3、终端能力终端侧的影响因素包括缓冲区的设置、接入带宽和编解码的处理能力等。缓冲设置得不合适则可能导致溢出和丢包，从而影响用户观看质量；接入带宽应大于媒体流的码率，否则会出现停顿、跳帧现象；解码处理能力则与CPU、内存、显卡、显示驱动程序的关系密切。另外，流媒体系统应提供终端类型识别和终端设备能力适配等功能。第47页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式第七章全文总结移动流媒体技术实现了手机观看直播的创新。随着3G时代的来临，作为3G主打业务的移动流媒体将越来越受到各大运营商的关注。而流媒体的广泛应用赋予了3G与2G间的最大差别。也构筑了3G时代最大的卖点。3G移动流媒体业务起步在2006年，在2008年将达到发展高峰期。主要是受到奥运、3G网络建设等概念的影响，3G流媒体业务能快速向消费者传播。3G流媒体在中国发展的主要促进因素有：中国移动流媒体用户已经将3G流媒体业务看成是一种信息通信消费时尚，而不是作为一种单纯的能给用户带来价值的业务在使用。尤其是中国接近一个亿的年轻用户包括动感地带和UP新势力品牌的用户群体，如果运营商能通过流量包月的方式来开展业务的话必将能激起广大用户的使用热情；中国移动流媒体产业链初步形成：从流媒体手机的芯片、客户端软件开发、应用平台开发、内容制作等环节已经形成雏形。一些小的公司技术已经非常先进。中国手机电视的发展能为流媒体业务发展奠定较好的发展基础。随着CCTV手机电视、东方手机电视在2007年的大规模推广，手机电视的概念深入人心。这对于培养用户使用手机收看流媒体节目起到了巨大的帮助作用。当然，3G流媒体在中国的发展也有许多的阻碍因素：1）终端问题：如何解决终端的功耗、终端屏幕等对于使用流媒体业务的制约作用。设想一下，如果因为看手机流媒体节目而导致手机没电，影响正常的语音通信，有多少用户能无限量的使用这项业务；2）内容源问题：3G流媒体业务如何形成适合手机播放的视频节目而不是简单的电视节目的copy将是业务发展的一个重要关键因素；3）网络问题：3G流媒体业务存在大量的并发事件，尤其是基于P2P移动流媒体传送，这就对网络的稳定性、容量提出了巨大的挑战；第48页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式4）计费问题：3G流媒体涉及到流量计费、内容计费、按次计费、融合计费等多种模式。尤其是内容和流量计费，如何实现对内容的甄别、如何对基于内容的流量实现计费也成为业务发展的一个重要因素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第49页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式参考文献[1]庄捷.流媒体原理与应用.中国广播电视.2007：56-70[2]李海燕丛培岩.动态影像与宽带流媒体应用.中国轻工业出版社.2007：134-150[3]胡泽赵新梅.流媒体技术与应用.中国广播电视出版社.2006：70-75[4]廖勇.流媒体技术入门与提高.国防工业出版社.2006：278-298[5]梅玉平.3G的业务及管理.人民邮电出版社.2007：23-35[6]《流媒体及音视频下载业务平台总体技术要求(支持TD_SCDMA)》，中国移动通信有限公司[7]《流媒体及音视频下载业务平台接口规范(支持TD_SCDMA)》，中国移动通信有限公司[8]《流媒体及音视频下载业务平台设备规范(支持TD_SCDMA)》，中国移动通信有限公司[9]《流媒体及音视频下载业务平台业务规范(支持TD_SCDMA)》，中国移动通信有限公司第50页 上海交通大学工程硕士学位论文第一章正文文字格式致谢首先感谢上海交通大学导师陈恭亮教授，在我进行该论文研究的工作过程中，得到了导师的无私帮助和细心指导。陈恭亮教授深厚的科学素养、严谨的治学态度、勤勉的工作态度和崇高的人格和品质使我受益匪浅，课题的每一步进展都离不开导师的谆谆教导和鼓励，在此向导师表示由衷的感谢和敬意！同时也向彭希彤老师以及我的家人给予我的大力支持和帮助表示感谢，使我能够顺利完成此项论文的研究工作！最后要在此感谢未能一一提及的所有给予我帮助和支持完成本论文的所有的老师和朋友！第51页