四大互联网电视技术方案优势与不足

【导读】互联网电视作为一种新的内容服务方式正在快速发展。本文详细介绍了互联网内容传输技术发展历史，总结了互联网内容传输技术的三种方式。并针对目前国外主要的4种互联网电视技术方案进行了分析，重点研究了其中的关键内容，优势和不足。

1．互联网内容传输方式的转变

在几年以前流媒体传输领域就出现了一种发展趋势，流媒体传输由传统的RTSP MMS RTMP 等协议在线服务向纯粹的HTTP下载转变。现在已经有许多视频网站采用HTTP传输方案进行媒体内容的传输，形成这种转变主要有以下几个理由：

CDN以及服务器主机提供的网页下载服务比传统的媒体流服务要便宜；

传统的媒体传输协议通常很难穿过防火墙或是路由器，因为它们主要是基于UDP协议不定端口传输，而HTTP协议没有这个问题，HTTP基于80固定端口，网络设备对80端口默认支持；

HTTP方式媒体传输不需要特别的缓存或代理；

通过HTTP封装将数据传给用户比其他方式更加方便及便宜；

即使流媒体传输协议是设计用来专门传输媒体的，但事实上是互联网是基于HTTP方式来建设和优化的。这便产生了一个有趣的问题，“为什么要整个互联网去适应媒体传输，而不是让媒体传输适应互联网”。

2．互联网内容传输三种形式

互联网上媒体传输主要有三种类型：传统流媒体、渐序性下载及自适应流媒体传输。

2.1 传统流媒体

RTSP协议是一个典型的流媒体传输协议，也是一个有状态的协议。有状态的意思是指从客户端连接上流媒体服务器的那一刻起，一直到客户端断掉与流媒体服务器端的连接，流媒体服务器一直保持着与客户端的连接状态。客户端通过play、pause、teardown等命令来与流媒体服务器进行通信。

在客户端和服务器端建立连接之后，服务器端开始稳定发送小数据格式的媒体流，传输协议通常采用RTP协议，RTP数据包是1452字节，这就意味着在一个1Mbps视频流中，每个数据包包含大约11毫秒的节目。RTSP协议既可以基于UDP传输也可以基于TCP传输。UDP 比TCP更容易被防火墙或代理服务器阻隔，但是TCP容易产生延迟。

从另一个方面来说，HTTP是一个无状态的协议。如果HTTP客户端请求数据，那服务器端会及时响应，但是服务器不会记住客户端的状态，每个HTTP请求都是在一个时间会话中独立处理。HTTP无状态协议很难直接应用在媒体流传输上。Windows Media Service使用改进版本的HTTP协议，MS-WMSP协议作为微软媒体传输的基础协议。MS-WMSP使用标准的HTTP协议来传输数据和信息，同时也为此会话状态，有效的将HTTP协议转化成类似RTSP 的传输协议。类似RTSP和Windows Media HTTP传统流媒体协议有两点比较重要：

服务器向客户端实时发送数据包，媒体流的码率在编码时被决定。例如：一个视频节目被编码成500Kbps的码流，那么传输到客户端的码率大约也是500kbps。

服务器只会发送部分未播放节目的数据包去填充客户端缓冲区。通常，客户端的缓存区是1秒到10秒之间。这就意味着，如果你暂停一个节目流10分钟，在这段时间内大约只有5秒钟的节目被下载到客户端。

2.2渐序性下载

另一种通常的互联网媒体传输形式是渐序性下载，它本质上和从网页服务器上下载一个文件差不多。大多数的播放器和媒体传输平台支持渐序性下载，渐序性来自于大多数播放器允许媒体文件回看，而后台同时也在下载节目。支持HTTP 1.1的客户端能够定位到未下载完整的文件位置。目前流行的视频分享网站包括：YouTube、Vimeo、Myspace、MSN 都支持渐序性下载。不像传统流媒体服务器很少能在一个时间段内够发送超过10秒媒体数据给客户端，HTTP网页服务器能够保证持续的节目数据传输直到整个文件下载完成。即使客户端在回看时暂停节目播放，节目数据依然会持续下载到浏览器的缓存中，保证用户能有良好的收看体验。这种方式也有它的问题，如果客户端找30秒内下载完成了10分钟的节目，而用户只观看了30秒钟的节目就退出观看，那就浪费了9分30秒的带宽资源。为了解决

这个问题，微软IIS 7.0提出了一个名为“Bit Rate Throlling”的技术，它能够控制流媒体服务器的内容传输速率，以达到减少带宽浪费的目的。

2.3 HTTP为基础的流媒体自适应传输

HTTP为基础的流媒体自适应传输是一种混合型的传输方式，它的传输动作类似流媒体，但是实际上是基于HTTP渐序性下载。HTTP为基础的自适应流媒体传输的好处是使用了已有的HTTP协议而不是去开发一个新的传输协议。微软提出的Smooth Streaming和移动网络自适应码流传输都是HTTP为基础的自适应流媒体传输的应用实例，该技术能够实现持续的小数据的下载，而不是一个大文件的连续下载。在典型的HTTP为基础的自适应流媒体传输方案中，音视频节目被编码成许多小的数据片，这些小的数据片组成一个数据块，一个数据卡通常是2～4秒长。从编码技术角度，一个数据块正好就是一个GOP的大小，每个GOP 里有一个关键帧，每个数据块或GOP的解码都是独立不依靠其他的数据块或GOP。

码流自适应技术有几个共同的技术特点，第一，它从同一个源产生多个不同码率的节目流以适应不同的带宽和不同的设备类型。第二.自适应分发文件以及码流传输的变化都是适应有效网络吞吐量和可用的CPU资源。第三：所有的操作对用户都是透明的，节目流的切换都在后台进行，用户很难注意到节目流的变化。同时，码流自适应技术运行特点也是相似的，当然也有几点关键不同点，相同点是所有的码流自适应技术都有几个相关的关键参考参数，例如：视频缓存区状态、网络有效吞吐量、CPU利用率以及丢帧后消耗的计算资源等，这些参数决定了何时去改变码流。不同厂家的在码流自适应技术一个关键的不同就在是否部署流服务器上。一种设计方案是由流服务器来实现不同码率节目的切换，而另一种则没有码流服务器，而是同时部署多个网页服务器或利用一台网页服务器来提供不同码率节目的传输，而用户端的设备通过监视终端CPU利用率、缓存区状态等参数以决定何时在不同的码率节目见切换。