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移动网络中流媒体业务适配承载带宽的解决方案研究
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发表于 2013-10-04 00:39:27
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【资料名称】:移动网络中流媒体业务适配承载带宽的解决方案研究
【资料作者】:王勇强
【资料日期】:201101
【资料语言】:中文
【资料格式】:PDF
【资料目录和简介】:
1 引言
当今网络技术高速发展,特别是有线宽带和互联网技
术的广泛应用, 使得流媒体业务能在广域网上开展服务。
基于流媒体技术可以提供电视/电台直播、影视/音乐点播、
音频/视频分享等业务。目前提供流媒体业务的热门网站
应用有YouTube、优酷、迅雷看看等,这些流媒体业务极大
地丰富了人们的生活,并改变着人们娱乐、学习和交流的
方式。
近年来, 移动通信技术得到了飞速的发展和普及,其
与互联网技术的结合,诞生了移动互联网。现在移动网络
的无线信道带宽已足以承载轻量级的流媒体业务,而移动
终端随身携带的特点也更方便地为现代人提供快餐文化,
因此YouTube、优酷等有线宽带互联网上的流媒体业务也
就自然地迁移到了移动互联网上。据国内某家移动运营商
2011 年6 月统计,现网流媒体业务所产生的流量已占所有
数据流量的5%, 流媒体业务已经成为推动移动网络发展
的不可忽视的一股新生力量。
然而,由于移动终端用户位置的不确定性,带来了无
线信道环境的复杂性(如:信号传播路径变化、阻挡情况变
化、干扰情况变化)。移动网络需要根据无线信道服务质量
的变化情况,相应地改变无线信道的承载速率,以控制所
传输业务的服务质量,从而达到有效利用移动网络资源的
目的。移动网络的这个特点意味着它无法像有线网络一样
保持用户接入侧稳定的信道带宽(若两者在网络侧都采用
有线传输方式,业务信道稳定程度相同)。
流媒体业务采用一定的编码速率进行业务编码,如果
业务使用过程中,无线信道的带宽发生变化,则无法保证
业务编码速率与信道带宽匹配。如果将高编码速率的业务
内容发送给低带宽的网络,就会造成业务播放时的停顿现
象,从而影响用户的业务感受;而将低编码速率的业务发
送给高带宽的网络,就不能充分利用网络资源提升用户业
务感受,造成浪费。流媒体业务采用的缓存技术,可以一定
程度上平滑网络的时延和抖动,但不能较好地应对移动网
络中信道带宽的等级变化, 而信道带宽等级变化在3G 移
动网络中是常见,如PS 128 kbit/s 降级为PS 64 kbit/s。目前的标准和技术都无法确保移动网络用户在一次
业务会话中获取稳定的信道带宽,也不能让流媒体业务平
台及时、准确地知晓移动网络的信道带宽。本文在研究流
媒体的业务特征和相关通信标准之后,提出了一种新的解
决方案。
2 现有技术分析
流媒体业务(packet-switched streaming service, PSS)是
指把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网络服
务器上,使用户终端可以边下载边播放。流媒体业务的关
键技术是流传输技术,即首先对影像和声音进行传输压缩
编码, 经过几秒到几十秒的缓存即可在用户终端开始播
放;后续的影像和声音将由用户终端继续在后台下载到缓
存中,并保证影像和声音的时序性和准确性。
流媒体业务传输协议根据IETF RFC3550、RFC2326 的
定义, 主要有实时传输协议(real-time transport protocol,
RTP)、实时传输控制协议(real-time transport control protocol,
RTCP)、实时流协议(real-time streaming protocol, RTSP)。
RTP 协议负责流媒体内容的传输。
RTCP 协议负责反馈RTP 会话质量并传递RTP 同步
时间戳。为了反馈RTP 会话质量,RTCP 协议中定义了周
期性发送的报文SR(sender report)和RR(receiver report)。
SR 中包含了sender’s octet count、sender’s packet count、
fraction lost 等字段,字段说明参见表1。
RR 中包含了fraction lost、cumulative number of packets
lost、interarrival jitter、last SR 和delay since last SR 字段,定
义和SR 中相同。RR 包的接收方可以结合last SR 和
delay since last SR 用于估算包传输时延。
RTSP 协议负责流媒体播放的控制,如播放、暂停、快
进、快退等。在RTSP 协议中定义了bandwidth 头消息,
bandwidth 用于说明发送方估计的网络带宽。bandwidth 可
以作为请求头消息应用于RTSP 所有的方法中( 如:
describe、setup、set_parameter 等), 协议规定接受方对于
bandwidth 头消息的支持是可选的。
3GPP 根据移动网络的特点在TS26.234 规范中对
RTSP 协议进行了补充, 在setup、play、options 和set_parameter
方法的请求消息中可以增加3GPP-Link-Char 头消息,
3GPP-Link-Char 包含3 个重要的参数:GBW、MBW 和
MTD。GBW 用于说明无线链路(一条无线链路可以由一个
或多个无线信道组成)的保证速率;MBW 用于说明无线链
路的最大速率;MTD 用于说明无线链路的最大传输时延。
setup 或play 方法中的3GPP-Link-Char 用于表示初始无线
链路的质量,options 或set_parameter 方法中的
3GPP-Link-Char 用于表示更新的无线链路质量。
3GPP-Link-Char 头消息起到了替代bandwidth 头消息的作
用,并丰富了内容。
此外,3GPP 还在setup、play、options 和set_parameter
方法的请求和应答消息中增加了3GPP-Adaptation 头消
息,3GPP-Adaptation 包含2 个重要的参数:buffer-size-def
和target-time-def。buffer-size-def 表示用户终端分配给流媒
体播放器用于数据缓存的内存容量,它的作用是去除网络
抖动;target-time-def 表示用户终端的流媒体播放器需要保
持的最短连续播放时间。
为了得到更详细的流媒体业务质量,3GPP 定义了
QoE 协议用于测量和报告流媒体业务质量。QoE 协议基于
RTSP 和会议描述协议(session description protocol,SDP)的
扩展,需要流媒体服务器和用户终端的支持。QoE 测量协
商的需求在RTSP 的describe 或setup 方法的响应消息中
提出,在play 方法中完成协商,在set_parameter 方法中报
告测量结果。QoE 协议定义了针对媒体的测量指标
corruption duration、successive loss of RTP packets、frame-rate
deviation、jitter duration; 针对会话的测量指标content
switch time、initial buffering duration、rebuffering duration。这
些指标的用途参见表2。
从以上协议的分析可以了解到,当流媒体服务器和用
户终端都能支持上述协议时,流媒体服务器就能很好地掌
握流媒体业务的播放质量和网络质量,就能够根据这些信
息调整媒体编码速率以适配网络和终端的具体情况。流媒
体服务器实现以上这些协议和能力并不难,然而对于移动
网络中的用户终端,它们对协议的遵从度和设备能力可谓
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2013-10-4 00:39:27 下载次数: 16
移动网络中流媒体业务适配承载带宽的解决方案研究.rar
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