宽带网络流媒体技术及应用

浅析宽带网络流媒体技术及应用

【摘要】本文首先介绍了流媒体技术的基础，接着重点介绍流媒体技术的应用类型，如：在视频点播、视频会议和internet直播方面的应用；还阐述了应用于流媒体系统的各种技术，最后还研究了流媒体技术在宽带网络中的应用。

【关键词】流媒体；宽带网络；技术原理；应用系统

0引言

随着互联网的普及，利用网络传输声音与视频信号的需求也越来越大。广播电视等媒体上网后，也都希望通过互联网来发布自己的音视频节目。从在网络上出现第一张图片到现在各种形式的网络视频、三维动画，人们的视听觉在网络上得到了很大的满足。但人们又面临着另外一种不可避免的尴尬：在网络上看到生动清晰的媒体演示的同时，不得不为等待传输文件而花费大量时间。为了解决这个矛盾，一种新的媒体技术应运而生，这就是流媒体技术。人们希望互联网不再只有简单的网页浏览、文件下载等功能，更能承载实时的视、音频信息。因此，能满足“边下载边播放”的流媒体技术应运而生并且得到快速发展，流媒体业务也被认为是未来高速宽带网的主流业务。它的诞生和发展推动了互联网整体架构的革新，同时赋予宽带应用更多的娱乐性和互动性。

1.流媒体的概念与特点

1.1流媒体的概念

流媒体（streaming media）是指视频、声音和数据通过实时传

输协议以连续流方式顺序从源端向目的地传输，目的地只需接收到一定数据缓存后就可以立即播放的多媒体应用。以前人们在网络上观看电影或收听音乐时，必须先将整个影音文件下载并存储在本地计算机上，然后才可以观看。与传统的播放方式不同，流媒体在播放前并不下载整个文件，只将部分内容缓存，使流媒体数据流边传送边播放，这样就节省了下载等待时间和存储空间。如果将文件传输看作是一次接水的过程，过去的传输方式就像是对用户做了一个规定，必须等到一桶水接满才能使用它，这个等待的时间自然要受到水流量大小和桶的大小的影响。而流式传输则是，打开水头龙，等待一小会儿，水就会源源不断地流出来，而且可以随接随用，因此，不管水流量的大小，也不管桶的大小，用户都可以随时用上水。从这个意义上看，流媒体这个词是非常形象的。流式传输不仅使启动时延大大缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部下载完毕之后才能观看的缺点。

1.2流媒体三大特点

流媒体数据流具有连续性、实时性、时序性三大特点，具有严格的前后时序关系。

1.3流媒体传输方式

2.流媒体系统及其关键技术

2.1流媒体系统的组成

2.2流媒体技术原理

流式传输的实现需要缓存。因为一个实时音视频源或存储的音视

频文件在传输中被分解为许多数据包，而网络又是动态变化的，各个包选择的路由可能不相同，故到达客户端的时延也就不同，甚至先发的数据包有可能后到。为此，需要使用缓存系统来消除时延和抖动的影响，以保证数据包顺序正确，从而使媒体数据能够连续输出。通常高速缓存所需容量并不大，因为通过丢弃已经播放的内容可以重新利用空出的空间来缓存后续尚未播放的内容。

2.3流媒体应用类型

流媒体应用可以根据传输模式、实时性、交互性粗略地分为多种类型。

传输模式主要是指流媒体传输是点到点的方式还是点到多点的方式。点到点的模式一般用单播（unicast）传输来实现。点到多点的模式一般采用组播（multicast）传输来实现，在网络不支持组播的时候，也可以用多个单播传输来实现。实时性是指视频内容源是否实时产生、采集和播放的，实时内容主要包括实况（live）内容，视频会议节目内容等，而非实时内容指预先制作并存储好的媒体内容。交互性是指应用是否需要交互，即流媒体的传输是单向的还是双向的。

根据上述分类，常见的流媒体的应用主要有：

视频点播（vod）：这是最常见、最流行的流媒体应用类型。最初的视频点播应用于卡拉ok点播，随着计算机技术的发展，vod技术逐渐应用于局域网及有线电视网。

视频会议：视频会议可以是双方的，也可以是多方的。前者可以

作为视频电话，视频流媒体信息可以以点到点的方式传送，是典型的具有交互性的流媒体应用。

远程教学：远程教学目前应用也比较广泛，而且具有很好的市场应用前景。远程教学可以看作是前面多种应用类型的综合，在远程教学中，可以采用多种模式，以应用对象明确、内容丰富实用、运营模式成熟，成为目前商业上较为成功的流媒体应用。

网络游戏：需要通过流媒体的方式传递游戏场景的交互游戏近年来也得到了迅速的发展。其它的一些应用，例如虚拟现实漫游等也具有很大的发展潜力。

2.4流媒体关键技术问题

流媒体系统中，影响流媒体播放质量的3个最关键的因素是：编码和压缩的性能与效率、媒体服务器的性能、媒体流传输的质量控制。

2.4.1编码/压缩的性能

流媒体系统中的编码用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式。

2.4.2服务器性能

流媒体系统中的媒体服务器用于存放和控制流媒体的数据。

2.4.3内容分发网络（cdn）

采用内容分发网络（cdn）可以实现应用层的质量控制机制。

除了以上提到的问题外，宽带流媒体应用还需要解决媒体同步控制、安全、数字版权管理（drm）、媒体兼容性等问题。

3.结束语

从前面的叙述中可以看出，流媒体技术包含了从服务器构架到网络协议等一系列技术，目前这些技术还在不断发展和完善中，为了解决拥塞造成的抖动和延时问题，不但要求网络有足够的带宽，还要有较好的稳定性和可伸缩性。但是从目前的技术层面上看，流媒体技术已经初具雏形，技术的进步和用户的需求促进了流媒体应用的迅速发展。可以预见，流媒体业务将成为宽带网络上的主流信息业务。

参考文献：

[1]李崇荣.internet基础与应用[m].北京：科学出版社，1999.

[2]陈俊良.计算机网络实用教程[m].北京：科学出版社，1999.

[3]张剑平.internet和intranet应用[m.]北京：中国广播电视大学出版社，2001.

[4]李小平，曲大成.多媒体网络通信[m].北京：北京理工大学出版社，2001.