基于網絡損傷的流媒體測試與研究

摘要：隨著寬帶網絡的普及以及越來越多的寬帶視音頻應用的需求，各種流媒體技術相繼面市。其中最為領先的有microsoft公司的windows media系統、real networks公司的real流媒體系統以及蘋果公司的quicktime系統等。每套系統都各有特點，孰優孰劣，說法不一。該文就網絡損傷對主流的網絡流媒體技術進行分析比較，得出了公正客觀的結論，為技術選型及業務發展提供依據。

關鍵詞：網絡；流媒體

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)35-2249-02

Streaming Media Test and Research by Network Emulator

ZHU Zhe

(Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China)

Abstract: By more and more people using the broadband network and the requirement for video and audio application running on the network， some kinds of streaming technology come into reality. The most POP systems are Windows Media comes from Microsoft; the Helix system comes from Real Networks and the QuickTime Comes from Apple. Every system has own features. This paper goes through followings tests and comparison to discuss the network packet loss， jitter， and delay do impact on the video and audio quality.In this case，we can know the right way to choose the correct media system.

Key words: network;streaming media

1 引言

隨著寬帶網絡的普及以及越來越多的寬帶音視頻應用的需求，各種流媒體技術相繼面市。其中最為領先的有microsoft公司的windows media系統、real networks公司的real流媒體系統以及蘋果公司的quicktime系統等。流媒體系統主要分為三個部分：流媒體壓縮、流媒體服務器、流媒體客戶端播放器。每一套流媒體系統都有固定的流媒體編解碼算法，所有支持的流媒體都必須按照該算法編碼壓縮而成，因此流媒體系統的第一個環節就是提供性能完善的編碼器即流媒體生成器。前面提到的三套系統都提供了功能強大的編碼器：分別是windows media系統的media encoder和real系統的producer、quicktime系統的quicktime pro（實時的是broadcaster）。

網上視頻流媒體由于它的特殊性對于傳統的電視直播而言在短時期內可能還很難構成威脅，但是由于網絡直播地靈活性以及通過互聯網收看覆蓋范圍廣泛等原因，它在未來將逐漸成為主流媒體中的一員。在國外已經出現了眾多網絡電視臺，國內近幾年也出現了網絡廣播臺。由于相對于電視媒體技術復雜性，流媒體簡單的使用方法使更多的網絡發燒友加入到“流”的制作行列中。

當進行流媒體壓縮時，有多個屬性會影響到流媒體的播放質量，其中主要有視頻解析度和壓縮流速。編碼器應支持用戶根據需要設置視頻解析讀，提供多種帶寬的壓縮流速。而在流媒體的壓縮源方面，編碼器不但要支持文件到文件的壓縮，還應該支持實時信號源到文件的壓縮。

2 測試及分析方法

2.1 主要測試對象

1)Microsoft Windows Media；

2) Real System。

2.2 測試方法

模擬網絡時延、丟包等常見的網絡問題而產生的不穩定的網絡環境，觀察在不同程度時延、丟包下，客戶端的視音頻的質量。就WINDOWS MEDIA 和REAL在有網絡損耗的情況下，對其圖像質量進行評測并且給出相關分析。

2.3 測試環境

測試環境如圖1所示。

3 測試過程

在測試WINDOWS MEDIA流媒體時，流媒體服務器采用DELL530工作站，安裝WINDOW MEDIA9 ENCODER。它將壓縮好的流文件傳送給網絡損耗儀（IP WAVE）。網絡損耗儀安裝了兩塊網卡分別連接流媒體服務器和流媒體客戶端，并且可以在兩個網段之間添加網絡損耗。最后將有損的流媒體文件傳送給流媒體客戶端。流媒體客戶端進行點播，對點播放出來的流媒體質量進行相關圖像和聲音質量進行評測。在REAL中使用SUN E450作為服務器，安裝REAL9來提供流媒體服務，網絡部分的連接同上。分別對丟包率和延時兩個參數的影響進行了測試。

3.1 測試結果：

3.1.1 1WINDOWS MEDIA

3.1.2 REAL

3.2 結果分析

1) 當丟包率小于3％時，WINDOWS MEDIA在各個速率都有良好的表現，聲音圖像都很流暢。當丟包率到達5％～8％的時候，低碼率會出現短暫的緩沖和圖像停頓，對高碼率沒有影響。當丟包率超過10％時，所有碼率的流媒體都會產生圖像靜止和聲音停頓，這是用戶所無法忍受的。因此使用WINDOWS MEDIA進行流媒體直播時，要把網絡質量的丟包率控制在3％以下，才能保證客戶端圖象聲音的流暢。

2) 當時延低于50ms時，圖像聲音流暢。但是隨著網絡時延的不斷加大，首先影響的是高碼率的流媒體。當時延達到500ms時，所有速率的所有流媒體都將出現緩存（BUFFER）。因此可以看出，播放WINDOWS MEDIA的流媒體時，視音頻質量與流媒體的壓縮碼率和時延都相關，WINDOWS MEDIA對網絡時延是比較敏感的。

3) 當丟包率3％以下的情況時，REALPLAYER在不同速率下均有良好的表現。但是當丟包率到達8％時，隨著流媒體碼率的增加流媒體圖像的質量聲音質量將明顯下降。并且當丟包率到達10％時，所有速率的圖像聲音的質量都不流暢，用戶無法忍受。值得一提的是，REAL和WINDOWS MEDIA對丟包率的影響是不同的。WINDOWS MEDIA在網絡質量不好的情況下將出現緩存（BUFFER），而在REAL中隨著網絡質量的降低，圖像將出現馬賽克，并且越發嚴重。

4) 網絡延時對于REAL幾乎沒有影響，只有當時延超過100 ms時，點播速度會稍慢一些。

4 結束語

流媒體這一新技術的出現給互聯網世界帶來了一場革命，一些新的應用層出不窮，網上教育、視頻點播、視頻直播等等已深入我們的日常生活，帶來前所未有的新鮮體驗。我們有理由相信，寬帶流媒體技術將成為互聯網世界里的生力軍。

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