網絡流媒體技術的研究

劉淑平　賀同輝

[摘要]互聯網的產生使得網絡流媒體技術與我們的生活息息相關。對流式傳輸的特點、流媒體系統的組成進行介紹，并重點闡述流式傳輸協議。

[關鍵詞]流媒體啟動延時RTP

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

自互聯網產生以來，受網絡帶寬的限制，互聯網上的信息都以文字、圖片等靜態數據為主，而音頻、視頻數據則難以在網上發布。隨著ADSL、視迅寬帶、FDDI網的出現，網絡帶寬得到很大的改善，可以達到100M以上的傳輸速率，但仍無法滿足高質量的多媒體信息傳輸的需要，這就要從數據的傳輸方式上著手來解決問題。由此，流媒體技術應運而生。

一、流媒體技術概述

流媒體(streaming)技術是指在發送端和接收端之間以獨立于網絡負載的以給定速率傳輸音頻、視頻信息的一種傳輸技術。流媒體具有隱含的時間維、傳輸的實時性和等時性、高吞吐量等特點。目前因特網由于存在帶寬不足、服務質量控制機制較弱等局限性，難以滿足流媒體的實時性要求，為此因特網工程任務組(IETF)制定了一系列支持流媒體實時傳輸和服務質量控制的協議，如RTP、RSVP、RTCP等。其中，RTP是所有這些協議的基礎。在網絡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。流媒體技術是一種使用流式傳輸連續的時基媒體的技術。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，由視頻服務器向用戶計算機連續、實時傳送，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、流媒體系統的組成

1．編碼工具。即用于創建、捕捉和編輯多媒體數據，形成流媒體格式。利用媒體采集設備進行流媒體的制作。它包括了一系列的工具，從獨立的視頻、聲音、圖片、文字組合到制作豐富的流媒體。這些工具產生的流媒體文件可以存儲為固定的格式，供發布服務器使用。

2．流媒體數據。即媒體信息的載體。常用流媒體數據格式有．ASF、RM等。

3．服務器。即存放媒體數據。由于要存儲大容量的影視資料，因此該系統必須配備大容量的磁盤陣列，具有高性能的數據讀寫能力，可以高速傳輸外界請求數據并具有高度的可擴展性、兼容性，支持標準的接口。這種系統配置能滿足上千小時的視頻數據存儲，實現片源的海量存儲。

4．網絡。即適合多媒體傳輸協議甚至是實時傳輸協議的網絡。流媒體技術是隨著互聯網絡技術的發展而發展起來，它在現有互聯網絡的基礎上增加了多媒體服務平臺。

5．播放器。即供用戶欣賞網上媒體的軟件。流式媒體系紡支持實時音頻和視頻直播和點播，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形式。目前應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三種產品。

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

三、流式傳輸協議

1．RSVP(資源預留協議)。該協議促使流數據的接收者主動請求數據流路徑上的路由器，并為該數據流保留一定的資源(即帶寬)，從而保證一定的服務質量。RSVP是一個在IP上承載的信令協議，它允許路由器網絡任何一端上終端系統或主機在彼此之間建立保留帶寬路徑，為網絡上的數據傳輸預定和保證服務質量。

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

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

(3)RSVP提供兩種發送者選擇方式。通配符方式：默認所有發送者，并通過預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送者來進行預留。

2．RTP(實時傳輸協議)。用于Internet上針對多媒體數據流的傳輸。RTP協議為數據提供了具有實時特征的端對端傳送服務，如在組播或單播網絡服務下的交互式視頻音頻或模擬數據。應用程序通常在UDP上運行RTP以便使用其多路結點和校驗服務。RTP可以與其他適合的底層網絡或傳輸協議一起使用。如果底層網絡提供組播方式，那么RTP可以使用該組播表傳輸數據到多個目的地。

3．RTCP(實時傳輸控制協議)。實現通過客戶端對服務器上的音視頻流做播放、錄制等操作請求。該協議通過RTSP協議實現了在客戶端應用程序中對流式多媒體內容的播放、暫停、快進、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。

4．RTSP(實時流協議)。建立并控制一個或幾個時間同步的連續流媒體，如音頻和視頻。盡管連續媒體流與控制流交叉是可能的，但RTSP本身并不發送連續流，換言之，RTSP充當多媒體服務器的網絡遠程控制。RTSP提供了一個可擴展框架，實現實時數據(如音頻與視頻)的受控、按需傳送。數據源包括實況數據與存儲的剪輯。RTSP用于控制多個數據發送會話，提供了選擇發送通道(如UDP、組播UDP與TCP等)的方式，并提供了選擇基于PRTP的發送機制的方法。

總之，隨著流媒體技術的不斷發展以及網民對流媒體的需求的增加，流媒體技術將會日臻成熟并穩步發展。