流媒体技术与应用研究

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1、流媒体技术与应用研究木文关键字：纠错H.264多媒体电信服务器互联网网络流媒体视频点播SNMP视频编码ATMIP摘要本文着重対影响流媒体服务器性能的关键因素进行了分析,并在此基础上提岀了一些对流媒体服务器进行配置的建议。关键词流媒体性能内存处理速度磁盘读写网络吞吐率流媒体(StreamingMedia)是一种以音视频数据流的方式在网络上传递多业信息的技术。与传统的多媒体下载不同，流媒体传输具有实时性和连续性的特点。边播放边下载的流式传输方式可以使用户不必等待所有的数据下载到本地。釆用不同的码率传输，可以使用户在几十kbit/s低带宽到几十Mbit/s高带宽的不

2、同网络环境中都能在线欣赏到连续不断的较高品质的咅视频节冃。流媒体技术具冇十分广泛的应用领域，如在线直播、网络广告、视频点播、视讯会议、远程教育等。多媒体文件与一般的数据不同，较人的传输负荷将使得网络丢失和拥塞的概率人大增加，因此如何提高音视频传输的服务质量是流媒体技术所面临的最大挑战。一、技术概述1.协议支持-般的数据传输采用的协议有HTTP或FTP,这两种基于TCP可靠传输机制的协议可以完成普通数据在网络上的传输。対于实时音视频数据的传输业务，HTTP或FTP虽然也能支持，但是却具有较大的局限性。首先，数据的实时性需求无法在传输中得到保证，更不能提供像现场氏

3、播这样的高实时性的业务。其次，无法支持如快进快退这样的VCR功能。最后，无法实现实时加密，对数据版权的保护有限。针对流媒体数据独冇的特点，一系列与此相关的传输协议以及一个完善的流媒体传输结构框架被提出，并用以解决上述音视频数据传输屮遇到的问题。在新的框架体系屮，服务器端建立专门用于传输咅视频实时数据流的流服务器，所有在网上传输的数据都需要经过一系列的压缩编码，减小英中的数据兀余，然后再被服务器封装成数据包传输给客户端。由于音视频数据少量的差错和丢失对最终播放质量的影响较小，为了避免采用可靠传输带來的时延，提高数据的实时性，因此实时传输协议RTP是建立在面向无连

4、接的UDPZ上的。原有的服务器端和客户端的可靠连接通信则市另一个实时流协议RTSP來完成。实时传输协议RTP是专门用于因特网上实时多媒体数据传输的一种协议，一般是在UDP数据包之前建立一个RTP包头，其中包含了一•些保证数据实时连续性的信息(如序列号、时间截等)，但RTP也可以在TCP或ATM等其他协议上工作。RTP被定义为在一对一或-•对多的传输模式卜-工作，捉供时间信息和流同步。RTP传输协议有如下一些特点：(1)协议的灵活性。RTP不具备传输层协议的完整功能，其木身也不提供任何机制來保证实时地数据传输，不支持资源预超，也不保证服务质量。另外，RTP将部分

5、运输层协议功能(比如流量控制)上移到应用层完成，简化了运输层处理，提高了该层效率。(2)数据流和控制流分离。RTP的数据报文和控制报文使用相邻的不同端口，这样大人提高了协议的灵活性和处理的简单性。(3)协议的对扩展性和适用性。RTP通常为一个具休的应用来提供服务，通过一个具体的应用进程实现，而不作为OSI体系结构中单独的一层来实现，RTP只提供协议框架，开发者可以根据应用的具体要求进行充分的扩展。RTP协议本身不提供流量控制和拥塞控制功能，它靠一个专门的实时传输控制协议(RTCP)来实现。RTCP周期性地统计数据包传输时的丢失情况等信息，服务器根据这些反馈信息

6、來制定流量控制的策略，改变传输码率甚至负载类型，大大提高了实吋数据的传输性能。RTSP是基于应用层的一个重要的流会话控制协议，建立在TCP协议上，在整个流媒体应用过程中提供整套会话服务，控制着整个媒体流的播放过程。它提供用于音频和视频流的“VCR模式”远程控制功能，用于控制流媒体的播放、暂停、记录等操作。同吋，服务器和客户端之间会话的建立与销毁等信息的交互也來白RTSP的支持。2•相关技术为了提供更高质虽的服务，在流媒体业务中涉及了相当多的技术。首先，视频在传输之前需要压缩成适合于网络传输的码流。在编码屮，一种方法是精细可扩展行编码(FGS),这种压缩机制把视

7、频压缩成基木层和增强层位流，通过位平面编码实现连续的增强层速率控制。传输信道小的差错控制也可以提高视频传输的质量。前向纠错FEC是其小的一种差错控制方法，可以通过在各个数据包屮附加一定的兀余信息来恢复丢失的数据包；也可以通过在编码时在码流中采川一些特殊的编码方式，比如逆向编码、多描述编码、分层编码等来减少数据丢失对质量的影响；述可以在客户端对丢失的信息进行插值预测，尽量削弱差错所带來的影响。除了采用差错控制来保证传输数据的质最，还可以采用拥塞控制的方法来减轻网络拥塞程度。一种方法是在服务器端根据反馈信息调节数据的发送速率，另一种方法是由客户端增加和减少信道数量

8、来进行速率的调整。两种方法也对以结合起