1、 2.5G移動網(wǎng)絡(luò)的流媒體技術(shù)解決方案北京地杰通訊設(shè)備股份有限公司 一、 現(xiàn)狀分析在手機增值業(yè)務(wù)市場，短信、彩信、彩e等雖然有了交互、24小時不間斷等不同于傳統(tǒng)媒體的特點，但傳輸?shù)闹饕庆o態(tài)為主的圖像和文字內(nèi)容，影響了其媒體作用的充分發(fā)揮。隨著最終用戶需求的提升，如何更好地融合聲音、文字、圖像，支持多媒體功能，既發(fā)揮短信方便、快捷的優(yōu)點，又可以彌補短信形式單調(diào)的不足，真正使移動用戶“振聾發(fā)聵”，進入一個有聲有色、逼真形象的美麗世界成為移動運營商普遍關(guān)心的話題。流媒體（Streaming Media）的出現(xiàn)改變了這種狀況。它不需要下載整個文件就可以在向播放器傳輸?shù)倪^程中一邊下載一邊播放，實現(xiàn)了在

2、網(wǎng)上點播或觀看電影、電視的夢想。現(xiàn)在，以“流”的形式進行數(shù)字媒體的傳送，使人們一定的帶寬環(huán)境下就可以在線欣賞到連續(xù)不斷的高品質(zhì)音頻和視頻節(jié)目。在互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展的時代，流媒體技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展必然會給我們的日常生活和工作帶來深遠(yuǎn)的影響。專家預(yù)言，流媒體將成為未來因特網(wǎng)上應(yīng)用的主流，實現(xiàn)溝通和傳播的多向性使傳播不再受時間和空間的限制。 移動流媒體業(yè)務(wù)的開展給移動增值服務(wù)帶來了新的希望，但在移動流媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展過程中，存在如下問題：l 無線網(wǎng)絡(luò)帶寬窄，干擾嚴(yán)重CDMA1X與GPRS分別作為當(dāng)前中國聯(lián)通與中國移動的主流2.5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬較之以前有了很大的提高,但仍然十分有限。CDMA1X在

3、理論峰值情況下下載傳輸速率達(dá)到144kbps，但實際情況下，穩(wěn)定的傳輸速率通常在70kbps左右。GRPS在理論上可以達(dá)到115kbps，但實際情況下，穩(wěn)定的傳輸速率通常在20kbps左右。并且隨著使用用戶的增加，網(wǎng)絡(luò)的性能將會進一步下降。另外無線網(wǎng)絡(luò)的干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼`碼的可能性大大增加。l 移動終端處理能力低，內(nèi)存容量小雖然目前國內(nèi)市場上基于ARM9或是與此同等能力的芯片的高端手機已經(jīng)越來越多，但由于手機中低端用戶基數(shù)龐大而帶來的巨大的市場商機，使得各個終端廠家對中低端用戶尤為重視。因此目前占市場份額最多的、主流的手機仍然采用的是ARM7系列的芯片，處理能力在幾十個MIPS左右。目

4、前移動終端的內(nèi)存容量通常也比較有限。市場上主流的BREW手機預(yù)留給應(yīng)用程序的動態(tài)內(nèi)存通常在700KB左右；基于J2ME的手機預(yù)留給應(yīng)用程序的動態(tài)分配的內(nèi)存通常在64KB或128KB；基于Symbian/Linux/Windows Mobile等高端手機預(yù)留給應(yīng)用程序的動態(tài)分配的內(nèi)存在1-4MB左右。l 終端系統(tǒng)平臺、LCD多樣化相對于PC的平臺而言，移動終端的系統(tǒng)平臺多樣化更加明顯，常見的系統(tǒng)平臺有Symbian、Linux、Windows Mobile、Palm OS以及一些私有平臺。移動終端系統(tǒng)多樣化在很長的一段時間內(nèi)將會繼續(xù)存在。為了提供一個統(tǒng)一的手機應(yīng)用程序運行環(huán)境，J2ME與BREW

5、應(yīng)運而生。但不同的廠家對J2ME與BREW的支持通常都存在差異。平臺的多樣化加上LCD大小不一，使得實現(xiàn)適應(yīng)多種移動終端的應(yīng)用程序難度非常大。二、編解碼技術(shù) 目前常用的視頻編解碼的標(biāo)準(zhǔn)是MPEG4與H.264。這兩種視頻標(biāo)準(zhǔn)在圖像模型中采用的是基于DCT的編解碼技術(shù)。這種編解碼技術(shù)采用基于8*8或4*4的塊狀編碼，采用64種基本函數(shù)(basis function，如圖一)進行描述。非常遺憾的是，在低速率傳輸環(huán)境下，基于DCT的編解碼技術(shù)的編碼的圖形在解碼之后會導(dǎo)致非常明顯的失真與塊狀邊緣效應(yīng)，而且效率低下。基于DCT的編解碼技術(shù)存在如下的問題：l 需要較高的處理能力。由于基礎(chǔ)DCT的編解碼技術(shù)

6、的塊狀邊緣效應(yīng)，所以MPEG4與H.264都會采用糾正模型(Verification Model)進行處理，運算開銷比較大，對CPU的處理能力要求比較高，效率低下；l 不適合低比特網(wǎng)絡(luò)傳輸。因為會導(dǎo)致非常明顯的塊狀邊緣效應(yīng)，因此難于在無線網(wǎng)絡(luò)中進行實時的流傳輸。地杰的編解碼技術(shù)采用獨特的Matching Pursuits算法，使用超過50,000的基本函數(shù)(basis function，如圖二)對圖形進行描述，再加上靈活的空間定位，使得編解碼的性能得到大大的提高，在低速率、高噪聲的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、較低的移動終端LCD分辨率下表現(xiàn)高質(zhì)量的視頻。具體表現(xiàn)在下面幾個方面：l 需要較小的處理能力。在解碼

7、過程中運算簡單。l 適合于低比特、高噪聲的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，有效利用帶寬，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行適應(yīng)實現(xiàn)實時流傳播；（見圖三，圖四）l 適合低LCD分辨率的移動終端的流媒體傳輸。l 效率高（見表1） 圖一8*8 DCT 基本函數(shù)(basis functions) 圖二 超過50000的基本函數(shù)（basis functions）DG與Windows Media 8的對比：視頻格式信噪比WM8信噪比DG文件大小WM8文件大小DG效率節(jié)省Fargo 450kbs15fps37.3243.4344.5037.3844.5545.85805kb589kb37%NBA350kbs15fps29.9036.3736.

8、4930.2339.0339.042,788kb2,263kb23%Spice225kbs36.3743.3843.1036.5044.0643.64769kb573kb33%DG與Real Media的對比：視頻格式信噪比WM8信噪比DG文件大小WM8文件大小DG效率節(jié)省Fargo 450kbs15fps37.7344.7846.7837.9545.5146.781,056kb871kb21%Fargo 150kbs15fps34.5442.5444.3535.0642.0443.81368kb284kb30% 表1DG20kbpsMPGE450kbps 圖三 圖四三 解決方案示例針對2.5

9、G移動網(wǎng)絡(luò)、移動終端的特點，地杰采用獨特的、高效率的數(shù)字編解碼技術(shù)，針對無線領(lǐng)域，分別為終端用戶、服務(wù)提高商、內(nèi)容提供商提供流媒體播放器、流媒體運營服務(wù)器、編碼器與流媒體制作工具等多種產(chǎn)品，從而形成一個完整的全面的基于2.5G的移動網(wǎng)絡(luò)流媒體解決方案。1、 流媒體綜合運營平臺如圖五所示，地杰流媒體綜合運營平臺主要包括生成、管理與分發(fā)、播放三個部分。其中生成主要是流媒體內(nèi)容的編碼，包括在線編碼器與離線編碼器。管理與分發(fā)主要完成流媒體內(nèi)容的管理、計費與認(rèn)證、流媒體服務(wù)器、業(yè)務(wù)門戶等部分。播放是指終端用戶進行流媒體的欣賞。 圖五 流媒體綜合運營平臺2、播放器地杰流媒體播放器支持三種播放模式：l 下載

10、播放(Download and Playback)播放器與內(nèi)容打包下載l 流式點播(On Demand Streaming)l 實時在線播放(Live Camera Streaming)地杰流媒體播放器可以被應(yīng)用于任何具有java功能的彩屏手機上，手機的技術(shù)參數(shù)不同，播放器的表現(xiàn)不同。已經(jīng)移植到Symbian、Windows Mobile、Linux、J2ME、BREW等主流的開放手機平臺，目前經(jīng)過測試的手機達(dá)三十多款，覆蓋包括諾基亞、三星、摩托羅拉、索愛等主要廠商，尤其是在基于MIDP1.0/MIDP2.0的Java手機上具有很好的流媒體效果。下面是播放器的一些基本參數(shù)：l 核心引擎大小：S

11、ymbian、Linux、 Windows Mobile 30kBJ2ME 10KBBREW 30KBl CPU要求：>10MIPSl RAM：Symbian、 Linux、 Windows Mobile 150KBJ2ME 15-20KBBREW 150KBl 播放器大小：Symbian、Linux、Windows Mobile 90KBJ2ME 30-45KBBREW 40KBl 適用網(wǎng)絡(luò)帶寬：>10kbsl 支持視頻：mpbl 支持音頻：ott/amr/midi/qcelp等l 內(nèi)置DRM3、流媒體應(yīng)用服務(wù)器地杰流媒體應(yīng)用服務(wù)器，基于HTTP協(xié)議，能夠運行于所有的基于HTTP

12、的WEB服務(wù)器下，所以構(gòu)建應(yīng)用開銷低，另外基于簡單的HTTP協(xié)議，占用帶寬低，這在2.5G移動網(wǎng)絡(luò)有限帶寬的情況下，優(yōu)點非常明顯。我們認(rèn)為，在現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)和終端情況下，很少有用戶會真的去用手機看一部完整的電影或者電視劇，更多的是去看一些片花，集錦，或者精彩鏡頭這類3-5分鐘的節(jié)目。基于以上的理念，在技術(shù)實現(xiàn)上我們認(rèn)為，傳統(tǒng)的基于寬帶有線網(wǎng)絡(luò)的流媒體技術(shù)的很多功能都不是很必要，例如：快進，快退，選擇播放位置等等；因為一個35分鐘的節(jié)目這些功能很少被用到。我們把這些資源節(jié)省下來用在其它更重要的方面，例如：同樣帶寬下提高圖像質(zhì)量，提高播放器的處理能力等等。因此在通信協(xié)議上我們選擇了在窄帶移動無線網(wǎng)絡(luò)

13、中更簡單更實用HTTP協(xié)議。流媒體應(yīng)用服務(wù)器具有如下的特性： l 基于HTTP協(xié)議，運行于任何基于HTTP的WEB服務(wù)器l 提供兼容RTP/RTSP協(xié)議的流式傳輸功能l 文件下載與流式播放l 模塊化設(shè)計，易于擴展l 支持DRMl 計費接口4、編碼器與內(nèi)容制作工具地杰提供在線編碼器與離線編碼器。在線編碼主要用于一些實時視頻播放等業(yè)務(wù)。編碼器操作簡單，界面友好，大大提高了內(nèi)容制作人員的制作效率，減少內(nèi)容制作的成本。5、產(chǎn)品內(nèi)容管理系統(tǒng)地杰在增值業(yè)務(wù)積累了豐富的經(jīng)驗，通過大量的實際的需求分析，形成了產(chǎn)品內(nèi)容管理系統(tǒng)。產(chǎn)品內(nèi)容管理系統(tǒng)包括產(chǎn)品管理與內(nèi)容管理。其中管理包括產(chǎn)品定義、產(chǎn)品屬性管理、產(chǎn)品生命

14、周期管理等；內(nèi)容管理包括上傳（單獨或批量上傳）、內(nèi)容屬性管理、內(nèi)容分發(fā)等功能。 總結(jié)：地杰基于2.5G的移動網(wǎng)絡(luò)特性，為2.5G移動網(wǎng)絡(luò)提供一個完整的商用解決方案。具有如下特點：編解碼效率高、占用帶寬窄、支持終端廣泛、播放器性能優(yōu)越、完整的商用產(chǎn)品解決方案。四、小結(jié)中國是一個國土面積非常大的國家，在目前主要還是2.5G的網(wǎng)絡(luò)情況下，3G即使拿到牌照，從部署到全面鋪開也需要很長一段時間，這段時間里，國內(nèi)的移動網(wǎng)絡(luò)會是2.5G和3G并存。那么2.5G的情況下，流媒體技術(shù)或者視頻技術(shù)應(yīng)用的瓶頸究竟是什么呢？首先是網(wǎng)絡(luò)目前的帶寬，帶寬較窄造成網(wǎng)絡(luò)承載能力非常有限；第二，用戶沒有養(yǎng)成消費視頻的習(xí)慣，另一方面，由于流量的資費標(biāo)準(zhǔn)比較高，也阻礙了用戶市場的培育；第三是終端的支持，目前在市場上支持流媒體的終端通常是比較高端的產(chǎn)品，售價較高，對于絕大部分用戶，很難去