寬帶流媒體技術及其在有線電視網絡中的實現（1）

2019-11-04 23:05:35

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　　寬帶流媒體技術及其在有線電視網絡中的實現（1）

摘要：本文從流媒體技術的原理、流媒體的傳輸方式、流媒體三種主流格式及其比較、流媒體的解決方案、寬帶流媒體在有線電視網絡中的具體實現等方面，具體地闡述了寬帶流媒體技術及其在有線電視網絡中的實現。

要害詞：寬帶流媒體，有線電視網絡。

在網絡上傳輸音/視頻(A/V)等多媒體信息,目前主要有下載和流式傳輸兩種方案。一是采用下載方式,用戶必須考慮兩個因素；即對客戶端的存儲需求和播放啟動延時。因為A/V文件一般都較大,所以需要的存儲容量也較大；同時由于網絡帶寬的限制,下載經常要花數十分鐘甚至數小時,所以這種處理方法延遲也很大。二是流式傳輸表示聲音、影像或動畫等時基媒體由視頻服務器向用戶計算機的連續、實時傳送。在采用流式傳輸的系統中,用戶不必等到整個文件全部下載完畢,而只需經過幾秒或十數秒的啟動延時即可進行觀看。當聲音等時基媒體在客戶機上播放時。文件的剩余部分將在后臺從服務器內繼續下載。流式傳輸不僅使啟動延時成十倍、百倍地縮短,而且不需要太大的緩存容量。

所謂流媒體(Streaming Media)指的是在Internet /Intranet中使用流式傳輸技術的連續時基媒體,顯然,流媒體實現的要害技術就是流式傳輸。通過流式技術進行傳輸，即使在網絡非常擁擠或很差的撥號連接條件下，也能提供清楚、不中斷的音影給觀眾，從而使窄帶互聯網傳輸多媒體視音頻內容成為可能。

“流媒體”不同于傳統的多媒體，它的主要特點就是運用可變帶寬技術，以“流”（Stream）的形式進行數字媒體的傳送，使人們在從28K到1200K的帶寬環境下都可以在線欣賞到連續不斷的高品質的音頻和視頻節目。在互聯網大發展的時代，流媒體技術的產生和發展必然會給我們的日常生活和工作帶來深遠的影響。

早期的流媒體主要是在窄帶互聯網上應用，因為受帶寬條件的制約，1999年，人們在網上僅僅可以看到一個很小的視頻播放窗口。在具備一定帶寬的局域網上，人們也很難欣賞到高畫質的影音節目，原因很簡單：網絡帶寬不足，音視頻編碼壓縮算法不夠先進，客戶端計算機解碼運算速度不夠高。

隨著寬帶化成為建設信息高速網絡架構的重點，許多城市的城域網從接入到核心各個部分都實現了寬帶化，架構了以ip為基礎的無阻塞數據承載平臺。網絡的寬帶化不僅是為了使人們在寬廣的信息高速路上更順暢地進行交流，使網絡上的信息不再只是文本、圖像或簡單的聲音文件，而且人們越來越希望寬帶網絡帶來更直觀更豐富的新一代的媒體信息表現。于是流媒體傳輸問題得以解決。

一、流媒體技術的原理

流式傳輸使用緩存系統來彌補數據包到達客戶端的延遲和抖動的影響，并保證數據包的順序正確，從而使媒體數據能連續輸出，而不會因為網絡暫時擁塞使播放出現停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因為高速緩存使用環形鏈表結構來存儲數據，通過丟棄已經播放的內容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續尚未播放的內容。一般流式傳輸的實現需要合適的傳輸協議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數據。在流式傳輸的實現方案中，一般采用HTTP／TCP來傳輸控制信息，用RTP／UDP來傳輸實時聲音圖像數據。

流式傳輸的過程一般是這樣的：用戶選擇某一流媒體服務后，Web 瀏覽器與Web服務器之間使用H99vP／TCP交換控制信息，以便把需要傳輸的實時數據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服務器檢索相關參數對Helper程序初始化。這些參數可能包括目錄信息、A／V（音頻/視頻）數據的編碼類型或與A／V檢索相關的服務器地址。

A／V Helper程序及 A／V服務器運行實時流控制協議（RTSP），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服務器使用RTP／UDP協議將A／V數據傳輸給A／V客戶程序（一般可認為客戶程序等同于Helper程序），一旦A／V數據抵達客戶端，A／V客戶程序即可播放輸出。

二、流媒體的傳輸方式

實現流式傳輸有兩種方法：實時流式傳輸（Realtimestreaming）和順序流式傳輸（PRogressive Streaming）。具體如下：

1．實時流式傳輸

實時流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網絡連接配匹，使媒體可被實時觀看到。實時流與HT－TP流式傳輸不同，他需要專用的流媒體服務器與傳輸協議。

實時流式傳輸總是實時傳送，非凡適合現場事件，也支持隨機訪問，用戶可快進或后退以觀看前面或后面的內容。理論上，實時流一經播放就不可停止，但實際上，可能發生周期暫停。

實時流式傳輸必須配匹連接帶寬，這意味著在以調制解調器速度連接時圖像質量較差。而且，由于出錯丟失的信息被忽略掉，網絡擁擠或出現問題時，視頻質量很差。如欲保證視頻質量，順序流式傳輸也許更好。實時流式傳輸需要特定服務器，如Quick Time Streamine Server、Real Server與 Windows Media Server。這些服務器答應你對媒體發送進行更多級別的控制，因而系統設置、治理比標準HTTP服務器更復雜。實時流式傳輸還需要非凡網絡協議，如：RTSP(Realtime Streaming Protocol)或MMS（Microsoft Media Server）。

2．順序流式傳輸

順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時用戶可觀看在線媒體，在給定時刻，用戶只能觀看已下載的那部分，而不能跳到還未下載的前頭部分，順序流式傳輸不象實時流式傳輸在傳輸期間根據用戶連接的速度做調整。由于標準的HTTP服務器可發送這種形式的文件，也不需要其他非凡協議，它經常被稱作HTTP流式傳輸。

順序流式文件是放在標準H99vP或FTP服務器上，易于治理，基本上與防火墻無關。順序流式傳輸不適合長片段和有隨機訪問要求的視頻，如：講座、演說與演示。它也不支持現場廣播，嚴格說來，它是一種點播技術。

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