流媒体与组播技术的应用
白振刚| IB智能建筑论坛| 2005-06-07

    摘  要:宽带网络呈指数方式增加,跟随着这种趋势,流媒体技术渐渐成为网络多媒体技术的主流。本文介绍了上海腾达智能系统有限公司自主研发的基于组播技术和MPEG-4编解码技术的ViBox流媒体服务器的设计原理及应用领域,对于需要在网上进行传输和播放的应用系统提供了一种高效可行的解决方案。

   关键字:流媒体、视频服务器、组播技术

   一、引言

   网络流媒体(Network Streaming Media)实质是基于数字网络进行实时传输的音/视频数据流,它具有按时间的先后顺序进行传输和播放,连续、实时、同步、延时小是流媒体技术发展的特点。在广域网进行音视频传输播放上,流媒体技术已经成为主要的多媒体技术。

   网络流媒体技术得以蓬勃发展,主要归功于宽带网络技术的应用和发展,它在互联网上突破了只能传输文字和图片信息的限制,对传输高质量的多媒体信息提供了底层的支持,对流媒体技术的普及、发展、应用起到了主要的促进作用。目前,各地的网络运营商都投巨资改善宽带网络基础设施,也为流媒体技术的推广带来一屡春风。

   组播技术是指允许把数据流在路由器上一次将数据包复制到多个通道上,一个点发送,多个点同时接受连续的数据流,而不是一个点向多个点同时发送数据,从而减少了网络的负载。他是介于单播技术与广播技术之间的一种网络传输技术,要求发送、接受的机器的网段相同。

   二、ViBox流媒体服务器的设计原理

   一个流媒体应用系统主要由流媒体服务器、客户端和管理服务程序三部分组成:流媒体服务器一般就是实现音视频流的高效率压缩的设备,使得传输的音视频码流尽可能的压缩到最小,并且解码后的音视频不会失真,主要用于音视频流压缩传输的控制,也可以控制音视频流的旁路输出,在网络传输的控制上起到了核心的作用。而客户端程序是对流媒体服务器输出的音视频流进行解压播放,并能检索出处理过的流媒体的特征,用户对音视频流的交互控制也体现在客户端。用户权限管理服务器程序主要是对用户进行管理控制,赋予某个用户一定的权限,对流媒体服务器也可以进行集中管理。在分布式的系统结构中,还应该有中继转发功能的服务器程序及中心服务器程序。

   音视频的压缩采用目前压缩效果比较好的最新的MPEG-4压缩技术,并且采用的是纯硬件的MPEG-4压缩算法。可为客户端提供高清晰度、高压缩比的画面。网络传输中宽带资源要求大幅度下降,可适应低速度和视频会议的业务应用。要充分考虑到流媒体在网络上实时传输的特性。减少数据包的丢失,延时也降到最低,实时性较高,可直接交互传输流媒体,对视频会议,示教系统,实时远程监控应用比较广泛。

   网络传输机制主要是传输多媒体流所采用的协议,主要要考虑媒体流的持续性,一般采用RTP和RTCP对流媒体进行实时的传输和控制,有利于确保流媒体服务质量,对网络的故障和阻塞能进行探测,从而达到最好的传输质量。码流的传输可以采用基于UDP协议的单播/组播的传输方式。网络传输机制中也可用于对流媒体的速率进行调节。

   经过音视频压缩流的处理,可以对音视频流赋以个性化的特色,对音视频流的播放可以进行管理。有一些账户信息、存储处理、同步处理、数据包序列化。


一个流媒体服务器内部结构如图一所示

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图一  ViBox流媒体服务器内部结构


   三、流媒体与组播技术的典型应用
随着互联网的迅猛发展及宽带接入市场的兴旺,MPEG-4流媒体技术正日益占据多媒体领域的主流,流媒体服务器将以高压缩比,高性能,超高清晰度图像,先进的实时性,领先的图像处理技术,强大的网络传输功能占领市场,它的应用领域也迅速扩展,流媒体服务器正在被大多数的客户所接受,当然,作为流媒体的技术载体的Internet 和Intranet 的发展也功不可没。

   Vibox 流媒体服务器可采用组播/单播方式进行流媒体的传输,两种方式各有特色,单播适用于广域网,组播适用于局域网。单播方式在每一个客户发出播放请求时,只要权限允许,就为它发送一路音视频流,随着用户的增多,服务器将不堪负重,而组播方式不管有多少用户请求,只发出一路音视频流,由网关复制转发,使得网络状况明显得到改善,但由于IP协议对组播技术的支持是有限的,因此他只适合在同一个网络组进行传输,而不能在Internet上进行使用;因此在Interner中采用单播技术,在局域网中利用组播技术实现流媒体传输是一种切实可行的方法,这是我们在实际项目中主要采用的技术。Vibox 流媒体服务器采用的双码流技术扩大了产品的适应性,小码流能在电话播号的电脑上进行播放。

   目前 Vibox流媒体服务器可以广泛应用在很多领域,例如:网络转播,视频点播,教学示教,手术室教,远程监控,视频会议,智能法庭,交通监控,远程医疗/教学, 报警系统等,当然随着宽带接入技术的发展,它的应用将不断得到扩展。

   四、Vibox流媒体服务器的解决方案

   对Vibox流媒体服务器的应用系统的应用解决方案,设计思路是以分布式结构为主,可以实行集中管理,分步实施,同时满足不同的应用需求。

   Vibox流媒体服务器是流媒体存储和传输的核心,它的压缩效果直接影响了播放的画面质量、音视频流的存储容量、用户之间实时交互。

   与Vibox流媒体服务器相连的有一个视频管理服务器,它所起的作用就是把若干个Vibox流媒体服务器集中进行管理,与Internet有一个统一的接口,而不需要为每个Vibox流媒体服务器提供一个Internet地址,从而节约了成本。

   一个实用解决方案拓扑图如图二所示:

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图二  解决方案拓扑图


   流媒体控制服务器是对音视频流进行控制管理的核心软件,能实现流媒体服务器分布管理,主要是对音视频流的传输控制、用户管理、流媒体服务器管理、播放控制、分级管理,整个系统最终可以实现全球性的流媒体视频服务网络。

   监控中心的机器上可以按单播或组播的方式进行解码监控。

  五、结束语

   随着宽带技术的蓬勃发展,在Internet上未来的高速网络的主流应用将是流媒体的应用,在人们的日常生活中将发挥更为重要的作用。未来的流媒体技术发展方向将向着智能化的方向发展:高效的编解码技术将提高流媒体的服务质量,新兴的压缩技术不断得到发展;在网络传输技术方面将可以对网络流量进行智能检测从而可以自动调整码流的大小,适应网络的流量;宽带网络技术发展也将是流媒体发展的一个重要的基础。

责任编辑:lmtwadmin

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