来源：《中国数据通信》 作者：祝兴咏
摘要 流媒体技术是未来宽带网络为用户提供丰富的多媒体信息服务的主流技术，本文结合流媒体技术在城市广电宽带网的应用实践。就流媒体系统的技术选择，系统组成结构、应用服务功能作了具体介绍。
当前，广电行业正经历一场有线电视HFC网络双向改造升级和新型宽带数据网建设并举；模拟电视向数字电视过渡和数据业务拓展应用共兴为主要标志的数字化革命。在这场网络技术与应用服务变革中，广电行业面临着机遇和挑战。其中，宽带数据业务的竞争尤为激烈。在这场围绕宽带业务用户争夺的博弈中，麻城市广电局于2003年8月建设开通了以太网和HFC网CableModem两种方式混合接入的宽带综合数据业务运营网。网络开通后，我们经过深入的市场需求分析后认识到：没有丰富的宽带业务应用就难有较高的用户接入率，没有较高的用户接入率就没有市场，没有市场就没有网络的生存发展空间。为在激烈的市场竞争中占有一席之地，我们确立了“丰富业务内容，推行个性服务，建立客户中心，强化营销理念”的市场营销策略和“业务整合数字化，服务政府信息化，宽带内容本地化”的内容服务策略，并及时在麻城市广电宽带数据网络的信息平台“麻城信息港”网站上，充分利用流媒体技术，整合和开办了宽带影院（VOD）、网上直播、数据广播等大量交互实时的宽带视频业务，向广电宽带数据网络用户提供丰富的内容服务，影响大效果好。
本文结合流媒体在麻城广电宽带网上的应用实践，就流媒体的技术选择、流媒体系统组成结构、流媒体业务应用等方面作一具体介绍，仅供参考。
一、流媒体系统的技术选择
流媒体是指在Internet（包括局域网、城域网）中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。随着网络技术的快速发展，为了给人们提供更多形式、更高质量的信息模式，流媒体技术的应用发挥了重要作用。流媒体是通过把连续的影像和声音信息，经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，形成一定格式的发布文件，由服务器向用户计算机连续实时地传送。所以在流媒体系统的建设过程中，多媒体压缩标准、文件格式、服务器体系结构和处理信息能力等方面的技术选择尤为重要，它将对网络运营和用户质量产生直接的影响。
1.技术选择需要考虑的因素
（1）流媒体数据量与用户质量的兼顾性。在网络多媒体系统中，长期以来，网络传输的数据量与用户端的质量是一对矛盾。即：要确保用户端有较好的质量，就必须加大网络传输的数据量，则需要增加网络带宽和磁盘存储空间，因而必须增加建设成本。所以，在流媒体压缩标准的选择上要体现二者兼顾性原则：尽量以最小的数据量在用户终端还原最好的主观视频质量。
（2）流媒体文件格式的兼容性。网络多媒体在十几年的发展历程中，形成的文件格式众多。既有国际通用的格式（如MPEG系列），又有一些公司的自有格式，仅RealMicrosoftApple三大流媒体公司的流媒体文件格式就有“rm”“asf”“mov”“avi”“swf”等，纷繁复杂而且在网上都有应用。因而，在对文件格式的选择上要体现兼容性原则，在提高用户质量的前提下，各种文件格式都要能够广泛兼容或便捷转换。
（3）点播系统的并发性。
作为运营级网络，必须提供面向大量用户接入的能力和管理功能。因此，流媒体服务器的I/O带宽要求足够大，特别是用户在对同一文件（节目）同时点播时，服务器的并发能力要强。在用户逐渐增多后，要支持分布式多服务器的协同工作和负载均衡。
（4）流媒体存储的海量性。电视剧、电影、歌曲、音乐等多媒体原始素材资料，都是以流媒体文件的形式存储在磁盘中供用户点播的，那么对系统的磁盘存储容量和并行I/O能力要求足够大，能适应海量存储的要求。
（5）流媒体数据的安全性。流媒体文件在磁盘上要具备科学的分布放置策略和安全备份策略。以确保在点播时不至于因文件损坏而发生点播失败的问题。
（6）用户的可管理性。在运营级的网络中，对用户的管理功能至关重要。因此，流媒体系统需具备用户的身份验证功能和计费或加密功能，以防止非法用户的访问，同时，以便于对不同身份用户提供分级控制服务。
2.压缩编码标准的选择
20世纪九十年代以来，随着视频编码技术的成熟，国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）相继推出了一系列视频压缩编码的国际标准：JPEG，H.26X，MPEG1/2等。其中JPEG标准应用于静止图像的压缩编码：MPEG-1应用于带伴音的数字活动图像的压缩编码，码率为1.5mbps，一般家用VCD便是MPEG-1的一种应用；MPEG-2是一种应用于专业级的压缩编码标准，其码率具有从3Mbps-80Mbps的可分级性；H.26X压缩编码标准主要是基于桌面视频会议的应用。就在这些压缩编码技术标准在满足各自领域应用需求的同时，互联网作为一种新型的媒体大举进入人们的工作和生活。而在上述压缩编码技术标准中，除H.26X是国际电联为互联网制定的以视频会议为主要应用的技术标准外，MPEG-1和MPEG-2都具有数据量大，需要专业网络传输的特点。为适应在互联网上多媒体的灵活传输，国际运动图像专家组（MPEG）于20世纪90年代末又发布了MPEG-4标准草案，与MPEG-1/2不同的是，MPEG-4是基于音视频对象的可分级编码技术，其码率可从5Kbps-2mbps的范围变化，它综合了数字电视、交互图形学和Internet等领域的技术功能。它在要求高效压缩编码的同时，强调多媒体网络通信的灵活性和交互性。表1是几种MPEG压缩编码文件数据量与主观评价效果的比较。 从以上比较可以看出：将同一个节目使用不同的压缩编码，当效果基本相同时，由不同压缩编码所形成的节目数据量差别很大。当视音频质量达到VCD效果时，采用MPEG-4标准压缩编码文件的数据量，只占MPEG-1压缩编码文件数据量的26.7%；当视音频质量达到DVD效果时，采用MPEG-4标准压缩编码文件的数据量只占采用MPEG-2压缩编码文件数据量的23%。在主观效果基本相近的前提下，尽可能减少多媒体文件的数据量，对流媒体在互联网上的应用具有非常重要的意义。一是在确保用户质量的同时，可以降低视频传输对网络带宽和服务器的I/O带宽要求，二是在相同的磁盘空间内可存储更多的节目内容。因此，我们在流媒体系统选择了MPEG-4压缩编码标准，其生成的流媒体文件格式为AV1，以供城域网内的广电宽带用户通过“麻城信息港”网站点播。当码率为700kbps时，在用户终端的主观评价效果基本可以达到DVD的水平。但是，考虑广电宽带网作为运营网，既是网络服务提供者（NSP），又是信息业务提供者（ISP），在向网上提供开放的多媒体服务时，还需要考虑流媒体信息在Internet上传输时，能适应不同的网络带宽和速率的客观要求。为此，我们还选择了Real公司的rm流式文件压缩格式，向Internet用户提供服务。RealMedia也是目前Internet上较流行的跨平台的客户/服务器结构的多媒体应用标准，其采用音频/视频流和同步回放技术实现了网上全带宽的多媒体回放。这样，两种压缩编码标准互补应用，从根本上确保了麻城广电宽带网向城域网内用户和Internet用户提供的多媒体信息服务，在用户端都有较好的内在质量和主观效果。[1] [2] [3] [4]
