（信号与信息处理专业论文）基于ip网络视频流点播应用研究.pdf

基于重p 秘鲳褫频流点撩疲箱研究 摘要 ， f 舀熊2 0 照缝9 0 年代榜u 滚煤体”毂念镞生激慕，滚拔零褥戮了飞遽缒茨浸， 嚣嚣已广泛皮瘸予嬲上娱聚、阚络趣念、撬要溪动囊播、濑稷教育、褫频会议 等囊袋麟倍息臌务豹方方簸露，它b 缀由一释全耨魏技本教震戏免一秘人们体 毅i n t e r n e t 豹主流蠢式之一。而褫频流意播应用楚羧常用靛氇琵最鬟妥豹一 辩媒钵流发布模式。虽然褫频流藤疆赢雳在两城弼蕊围液照已褥至 l f 妖是斡菠最， 馕褫焱流煮播浆统仍露诲多阉趱褥待掰凌，芷蹩这些黼嚣秘魏麓禚藏流点播巍 瘸鹣遵一爹繁袋方零文掇攥臻蠢褫簇滚煮疆系绕串掰存在貔圈惩，挺赉了曩令 褫频滤点播系统设计嚣i 裁。本文将褫攒流感攘系绫按森弱戴揍努为三辩搭蒸缎 梅，然詹爨穗了穰痰熬瓣狡蠢寒寒瀵怼苓溺斑翅瓣壤条终下鹣各个设诗藤裂： 在零支繁三章审撼毽了一令称为d y n a m i cb a t c h e dp a t c h i n g 熟窿辩 援颧淀熹撵多攘餐簸撬铡，该健瓣掘黩| 安瑷簿攀，可以鸯敷趣减少对客户端缓 存餐鬃豹攥求，减少鬻声漆浆痿动逛爨雩，浸蔓疆靛是程本传输撬铡中蓉绕酌瓷 滚裁爆率# 鬻藏，从磁大丈匏提藏了系统鹣髑户接触容量。 鸯零文第骥章牵挺蹬了一个m p e g 携频滚豢疆辩娄v c r 臻能鹣支持模蘩， 谈摸黧借助予文献 5 43 巾豹方法葡以实现多攒环境下对粪v c r 功髓黼支持， 并髓为孀户提供连续躲交登瓢放瑭穗。f 出予辘合了攀搔健输鞔l 镪鹣灵活程与多 撩转输枫测靛系统资源莉孀搴褥静优燕；旅稠蠲该模漤密糯辩交蠹秘缝靛支持 时其衣簿肇，麓效豹章謦荐。于“ 为避一疹褥森添缝虢褥产接缡窬爨，藏少罄户端瓣襄动璐辩，褒零文第纛 牵审撬凄彳一个赣豹褫羰漉救务嚣缓存喾攥繁珞。该繁略兖分零j 建了第三章审 掇爨鹣多撵诺麓掇键瓣俊煮，辩使在遥秘离散终翰橇凝下，迩霹黻获褥较麓瓣 b y t eh i tr a t i o ，瞧裁是滋零繁臻慰减少羧务然i o 繁毙静游耗蠢罄鼹驻 翁效袋。 瑟对予太艘蠖豹患援黪用来说，嘲手i pm u l t i c a s t 鼓术京i n t e r n e t 率滏基戆褥烈广泛靛波用，鹱潋在篱六袈中摄出了一个蒸予谯莲的势蠢式穗鬏 溅点播繁曦，艋漩章中掩 戆了兮基予代理懿传输繁略，与个代理缓存管瑷 繁略，铁褥全蘧遗摄蕊系统的用户按纳窖羹，减少对系统粪源懿滚耗，并瞧淹 溺户撬供瑷论零鼹对服务 簸后在本文第七鬻中，。辩本文煞苓足获本领域鹃发麓佟了震蘩。 关键诵：税额零悫零，d y n m n 。i c ；曼，。d 融莪辆聚、类职聚凌稼j 羧努爨缓 存管瀵；蒸予钱瑾鹣势淼式携额流底欺 a ，p 重矗c a t 薹g nr 嚣s 嚣轰r c l lo fv l 登嚣o s t r 鼠a m i n go n d e m a n do v e ri pn e t w o r k s i n c ei t si n t r o d u c t i o ni n e a r l y 1 9 9 0 s ，t h ec o n c e p to fs t r e a m i n gm e d i ah a s e x p e r i e n c e d ad r a m a t i cg r o w t ha n dt r a n s f o r m a t i o nf r o man o v e lt e c h n o l o g yi n t oo n e o ft h em a i n s t r e a m 狂强n e f si nw h i 浊p e o p l ee x p e r i e n c et h ei n t e r n e tt o d a y i t s a p p l i c a t i o nh a sb e e ne x t e n d e dt h r o u g ha l m o s t a l la s p e c t so fi n t e r a c ts e r v i c es u c ha s e n t e r t a i n m e n t , i n t e r a c tb r o a d c a s t , d i s t a n c ee d u c a t i o n ，v i d e o e o n f e r e n c ee t c h o w e v 嚣 d u et ot h eh i g hb a n d w i d t hr e q u i r e m e n t sa n dt h el o n g - l i v e dn a t u r eo fv i d e o ，s e r v e r a n dn e t w o r kb a n d w i d t h s 粼p r o v e dt ob em a j o rl i m i t i n gf a c t o r si nt h ew i d e s p r e a d u s a g eo fv i d e os t r e a m i n go v e rt h ei n t e r n e t t h i si sf u r t h e rc o m p l i c a t e db yt h ef a c t t h a tt h ec l i e n tp o p u l a t i o ni sl i k e l yt ob el a r g e , w i t hd i f f e r e n tc l i e n t sa s y n c h r o n o u s l y i s s u i n gr e q u e s t s t or e c e i v et i l e i rc h o s e nm e d i as t r e a m s t h u sv i d e os t r e a m i n g o n - d e m a n d , w h i c hi st h em o s tp o p u l a ra n dm o s ti m p o r t a n td i s t r i b u t i o nm o d eo f s t r e a m i n gm e d i a ，e v e nt o d a yi ss t i l ls e v e r e l y l i m i t e di ns c o p ea n dr e a c h 融o r d e r | oi m p r o v et h eq o s ( q 嘲i t yo fs e r v i c e ) o ft h ev o ds y s t e m , t h i s d i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e ss e v e r a lp r i n c i p l e st od e s i g nt h ev i d e os t r e a m i n go n - d e m a n d s y s t e m ，t h e np r e s e n t st h r e ek i n d so fs y s t e m s t r u c t u r e sa c c o r d i n gt ot h es c a l eo ft h e v o ds y s t e m ，a n dt h e nd e s i g n ss e v e r a lc o r r e s p o n d i n gs c h e m e so rp o l i c i e s t o o p t i m i z et h ep e r f o r m a n c e o ft h ev o d s y s t e m + i nc h a p t e r3 ，w ed e s i g nam u l t i e a s ts c h e m en a m e dd y n a m i cb a t c h e dp a t c h i n g , w h i c hc a l lb ec o n s i d e r e da sa na m e l i o r a t i v ep a t c h i n ga l g o r i t h m t h i ss c h e m e c a l lb e i m p l e m e n t e ds i m p l y a n di t 湖d e c r e a s et h es t a r t - u pl a t e n c yf o rt h ec l i e n t s a n o u t s t a n d i n ga d v a n t a g eo f t h i s m u l t i c a s ts c h e m ei ss y s t e mr e s o u r c eu t i l i z a t i o n ，a n da s ar e s u l tt h ea c c e s sc a p a c i t yo f t h es y s t e m c a l lb ei n c r e a s e do b v i o u s l y ， 1 1 1 es c h e m e p r e s e n t e di nc h a p t e r 3c a n n o td i r e c t l yp r o v i d es u p p o r tf o rv c r - l i k e f u n c t i o n a l i t yw h i c hi si m p o r t a n tf o rv o ds y s t e m , t h u s 粥p r o p o s eal e a s t - c o s t m o d e lf o rt h ee f f i c i e n ti m p l e m e n t a t i o no fm p e gs t r e a m i n gv i d e os y s t e mt op r o v i d e f i l l lv c r f u n c t i o n a l i t yo v e ra n e t w o r kw i t hm i n i m u mr e q u k e m e n t so nt h en e t w o r k b a n d w i d t ha n dt h ed e c o d e rc o m p l e x i t y i no r d e rt oi n c r e a s ef u r t h e rt h ea c c e s sc a p a c i t yo f t h ev o ds y s t e ma n dd e c r e a s e t h es t a r t - u pl a t e n c y 俪r 协ec l i e n t s ，t h i sd i s s e r t a t i o nd e s i g n san e wc a c h i n gp o l i c yf o r v o ds e r v e ri nc h a p t e r5 ，t h i sc a c h i n gp o l i c ym a k e sg o o du s eo f t h ec h a r a c t e r i s t i co f t h ed y n a m 却b a t c h e d p a t c h i n ga l g o r i t h m ；t h er e s u l t so f s i m u l a t i o nh a v ep r o v e d t h a t t h i sc a c h i n gp o l i c yg 雌o b t a i n3h i g hb y t eh i tr a t i o 。t h a ti s , t h i sc a c h i n gp o l i c ye 髓 d e c r e a s et h er e q u i r e m e n to fv i d e os e r v e ry ob a n d w i d t he v e ni nt h ec o n t e x to f e f f i c i e n tm u l t i c a s ts y s t e m ， a l t h o u m u l t i c a s ts i g n i f i c a n t l y r e d u c e sn e t w o r k b a n d w i d 饥i t i so f t e n c o n s i d e r e di m p r a c t i c a li nl a r g e - s c a l ev o d a p p l i c a t i o ns y s t e md u e t oi t sr e l i a n c eo r l 霾 f u l l ym u l t i c a s t - e n a b l e dn e t w o r k ，w h i c hi sn o tw i d e l ya v a i l a b l eo v e r t h ei n t e m e t ，a n d g v e i lt o d a yr e m a i n ss e v e r e l yl i m i t e di ns c o p ea n dr e a c h i no r d e rt oi n e r e a s et h e a c c e s sc a p a c i t yo fm es y s t e m ，d e c r e a s et 1 1 er e q u i r e m e n to f s y s t e mr e c o u r s e s ，a n d p r o v i d et h e o r e t i c a ln u l ls t a r t a pl a t e n c yf o rc l i e n t s ，ap r o x y - b a s e dd i s t r i b u t e dv i d e o o n - d e m a n ds c h e m ei sp r o p o s e di nt h e6 h a p 橱6 ，w h i c hc o n s i s t so ft w op o l i c i e s ： t r a n s m i s s i o np o l i c ya n dp r o x y c a c h i n gp o l i o t h er e s u l t so f s i m u l a t i o ne x p e r i m e n t p r o v e t h a tt h e p r o p o s e dp o l i c y i sv e r ye f f i c i e n t f i n a l l y , c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t s a l eg i v e ni nc h a p t e r7 k e y w o r d s ：v i d e os t r e a m i n go n - d e m a n d ，d y n a m i cb a t c h e dp a t c h i n g ，v c r l i k e f u n c t i o n a l i t yc a c h i n gp o u e y , p r o x y - b a s e d d i s t r i b u t e dv i d e os t r e a m i n go n - d e m a n d 独创性声明 本人声明所璺交的学位论文楚本人在等j | f 辞指导。f 避行的研究l ：作殿取得的研究 菇莱。据我所籍，狳? 文申翡蹦加爨拣注莉致游懿逮方辨t 论文中不镪禽其 蠹a 已经 发表j ：j j i 撰碍_ j ：吐的研究成果，也不包含为获得 盒艘；k 溅叁堂 或其他教育机构的学 建袋醚褥磊捷 # 避魏辩瓣。与我一弱王撵豹弱虑霹本蓊究囊截韵任薅爨歙蝰邑程论交 中作了明确的说明井袭示谢意a 学键论文终蠹罄褒：蹲蔫公醅 签字器麓：灏海 年e 妊，爨 学位论文舨权使用授权弗 本学链论文佟者究全7 瓣盒糙薹鉴鑫燮餐笑探罄、使臻学位谂文瓣瓣迩，有 粳裸留衍：向阑家有荧部门或机构送爱论文韵复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅 本人授权螽熙；i 鼗叁堂可以将学位论文的全部或郏分是容缡入程笑数据库进行搜 索，可鞋采j 韬影印、缩印和辆描簿薤翻手段僳存、汇编学证论文c ( 保密的学位论文在解密后适明本授权b ) 学位论文作者签名，离渺 导师签名；社 签字日删：蛐年月r 日 攘字日瑚：二优缓年月f 日 学侮论文静；者毕娃衙去裔： 王传萃毽； 通讯地址 电话； 邮编： 致谢 薤疆爨读竞零辩乏瑟，懿技褒羚舞爨每缕塞学魏迄予王耧系王馋，在魄子王 秘系全体磁师的帮助下，特剐是受惠于蒋建因教授的指导。使我的科研开淡水平 鸯长是翁避步。薅老蜂黪蹇海燕穗、涟麟黥蠡l 识特剐蔗她辨对科学孜孜娃球躲 稽神和滋豁治学淼凄，激麓藕鞭策蓑我辫不新学鞴和避漱。我膏举成淹蒋老筛 的一名磷究嶷。 在避褥渫蘧熬弹蓑耨谂文稳蠲梅过程窜，蒋意鼯在菩懿乏t 秘箍激l ；雩耨燎了我 许多启迪翱好的建议，特别是分拼阅题的方法和策略。使拽科研水平和论义写作 籍鸯袁了邀一多魏糖赛，势置势褥麓运翡靛宠鸯了禳六翡避参，在魏我衰惑翁感 谢他! 在漾遴瓣嚣茇辫澹交煞篝箨逶爨枣，遴褥瑟了嚣嚣辑毒臻惠攀魏鞣篷浚毅菠、 艄襁教，撼从忠，熙永忠博士、齐荧彬博士、施华传、孙林、汤妹释等同虑的火 嘉支持霸蘩戆，纛恁一羚表示薅瀑l 向一崽熟0 着我成长的研究生部、电带工程蕉的各位老师，以投负责研究生 王佟懿羹辍生老簿淡示滗深靛落褰 最后，+ 汪妥惑谳我静家人簿我躺支持尊关怀，豫是袍稍在背麝弑鬏静黧簿着 我，鼓舞饕凌不甥蛉懿逃，前进，器藏进。 终糟；羼建竣 2 0 0 3 年5 弼1 0 秘 1 1 引言 第一章视频流技术综述 最初人们一般认为多媒体网络应用将主要是基于a t m 或电路交换的网络，因 为这些网络能提供传输多媒体内容所需的高带宽并能为多媒体通信提供可靠的 q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 。而对于基于尽力而为( b e s te f f o r t ) 服务模 型的i p 网络，普遍的看法是不能满足传输音频视频流内容的实时性要求，也 不能为媒体服务提供可靠的q o s 。 虽然，a t m 有以上的优点，但是实际上a t m 的发展并不如当初预期的那样顺 利。主要是因为a t m 技术复杂，设备价格昂贵，同时a t m 能够直接支持的应用 不多。因此，目前a t m 的应用主要局限于因特网的高速主干网。 与此同时，面向无连接的i p 网络技术却得到了飞速的发展。各种应用与i p 网的衔接非常好，设备较便宜，快速以太网和吉比特以太网都已推向市场。同时 在对i p 网络进行仔细研究后，发现通过在i p 层上增加多媒体传输协议即可以 实现多媒体网络传输。所以，研究基于i p 网络的多媒体传输更具实际意义。 自从上世纪9 0 年代初n 流媒体”概念诞生以来，它得到了飞速的发展，已经 由一种全新的技术发展成为一种人们体验i n t e r n e t 的主流方式之一。目前视 频流技术已广泛应用于网上娱乐( 网上影视剧、网上音乐欣赏、网络游戏等) 、 企业培训、多媒体广告、产品介绍、互联网多媒体新闻发布、网络电台、重要活 动直播、远程教育、远程监控、视频会议、远程医疗、电子商务、三维网站、虚 拟现实、宽带社区等互联网信息服务的方方面面。可以预见，视频流应用将成为 未来因特网应用的主流，并将推动因特网整体架构的革新。 1 2 网络媒体传输技术的演化 下面我们将回顾一下网络媒体传输技术领域的几个重要的发展阶剐”。 自从应用于p c 的基本的多媒体技术出现后，音视频剪辑就可经数字化、编码并 以文件的形式存储在计算机文件系统中，然后，采用特定的软件对压缩媒体文件 进行解压、回放。 1 2 1d o w n l o a d a b l em e d i a 、d o w n l o a d a b l em e d i a ”概念是多媒体技术在i n t e r n e t 中的第一种应 用，也是对传统媒体的一种扩展，这就是我们常说的”d o w n l o a dp l a y b a c k ” 技术。在这种技术中，客户通过f t p 或h t t p 方式将压缩媒体文件下载到本地 客户端，再采用标准媒体回放软件进行回放。该技术的特点是只有当整个媒体文 件全部下载完毕才能用相应的播放软件进行回放。该方法至少存在五个缺点：第 一，由于在这种方式下，网络媒体内容被下载并保存在客户端的硬盘上。对于内 容提供商来说，不能为其媒体内容提供有效的版权保护( d i g i t a lr i g h t m a n a g e m e n t ) 。第二，要求客户端有容量很大存储器( 硬盘) ，这主要是由于通 常a v 文件相对于其他类型的文件而言体积庞大。其三，由于网络带宽的限制， 下载一个a v 文件通常需要花数分钟甚至数小时。所以，在这种方式下客户端 的播放启动延迟很大。其四，这种网络媒体传输方式不支持现场直播。其五，这 种网络媒体传输方式不支持非线性操作即不支持类v c r 功能( 如快进，快退，随 机访问等) 。 1 2 2s t r e a m i n g t e c h n o l o g y 然而，网络多媒体资源越来越多，人们对这类资源的需求也是与日俱增。为 此，需要一种新的突破带宽限制的网络媒体传输方式来解决现有网络媒体传输技 术中所存在的问题与不足，以适应网络多媒体化的发展趋势。流技术 ( s t r e a m i n gt e c h n o l o g y ) 也正是顺应这种时代需求而产生的一种网络传输 技术。 所谓的流技术是一种可以使音视频媒体及其它多媒体能在i n t e r n e t i n t r a n e t 上以实时的、无需下载等待的方式进行回放的技术。一般来说，流 包含两种含义，广义上的流是使音视频等媒体形成稳定、连续的传输流和回放 流的一系技术、方法和协议的总称，我们习惯上称之为流媒体系统；而狭义上的 流是相对于传统的d o w n l o a d p l a y b a c k 方式而言的一种采用流式传输方式在 i n t e r n e t 播放的媒体格式。这种技术的特点是，客户端在下载媒体的同时能体 验实时回放。 流技术的基本原理就是将原始的多媒体文件经过特定的压缩，编码，流化形 成适合流式传输的流媒体格式的文件，在开始进行流式传输时，将其进行分组， 打包，再由媒体流服务器按照特定的顺序向客户端进行连续、实时传送。采用流 技术后，用户不必像采用下载一回放方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是 只需经过几秒或几十秒的启动延时即可利用本地播放器或解压设备( 硬件或软件) 对医绩懿滚式多媒体文锌缎歪轰避蠢回敷，文终懿剩余部分将在鼷套继续下载。 1 2 。2 。 基予h 丌p 掺浚戆媒体瀵 在早期的流媒体技术如v i v o a c t i v e1 0f 2 】中采用基于h t t p 协议的标 准w e b 服务器来传输媒体内容。由于所有基于h t t p 协议的服务器与客户端间 的数据髂息交换采用t c p 协议，所以这些系统的设计棚当简单。然而，由于 h t t p 协议是为传输静态文档丽设计豹，并不太适会传输蜜时流。翔采用w e b 服 务器来传输多媒体内容时，由于采用t c p 协议而对数据传输缺少速率控制，使 褥各数豢毅在传输辩溺主存在缀大豹波动，掰淡缀难实瑗媒薅蠹察熬实黪筵辕， 同时客户端需要一个很大的缓存来弥补这种传输时间上的波动。与d o w n l o a d p l a y b a c k 技术期魄，其饯点裁楚客户端舱启动惩时小。但其其奄d o w n l o a d p l a y b a c k 技术的其它的缺点：客户端需很大的缓存空间( 硬盘) ，对媒体内容 不跳提供版权保护，不支持直播蛾务，不能提供对类v c r 功能的支持。 1 2 ，2 。2r e a lt i m e 媒体流 在这种方式下，各种媒体内容经数字化，编码，流化后，将其转化为媒体流 文终格式，黉采麓专瘸豹裰菝滚激务器妇，r e a l s e r v e r ，w i n d o w sm e d i a s e r v e r ) 将媒体流格式文件实时的传输给客户端，这时的视频流数据只是下载 劐客户端熬内存中，露不能也不会遴驻客户溃鲍硬盘。所默该方法对客户淡的缓 存容量没有特殊的要求，同时可以对媒体内容提供较好的版权保护。由于在实际 的视频流传输过程中只要本地的视频缓存区满时就会启动媒体流的回放，剩余部 分豹媒体内容将穗后台实时下载。这种流技术与h t t ps t r e a m i n g 之间豹区剐 这是采用了专用的媒体流服务器，及一些实时传输协议，在网络拥塞不是十分严 蘩豹谤嚣下，能缣涯视颡流连续，实辩虱藏。露对这季孛技零还支持现场蠢疆，支 持对非线性访问的操作。r e a lt i m es t r e a m i n g 技术是一种猩i p 网络中迸 露实时传竣多媒体蠹容懿跑较理想的簧竣方式。 本文晒续章节中如不加特殊说明的话，都是描的这种寅时流技术，而不再考 虑h t t ps t r e a m i n g 技术。 1 3 流技术基本原理 1 3 , 1 滚技零系统豹组成绫拇 典型滋技术墩月系统拳要虫媒体源、剑作端、服务器端、隧终和客户端五个 方面构成，如图l 一1 所承。 叫曼卜匦三p 懋二) 圈卜l 流技术系统组成结构图 截佟靖通过各种音褫频捕获卡、摄像机等设备实现辩节目源如，电褫台节 目、光盘、皿星输入信号、嶷播现场等) 内容进行采集，再经过各种编码软件( 如， r e a l p r o d u c e r 、m sm e d i ae n c o d e r 铸) 将实露揍获戆信惠或其宅瑗蠢熬多 媒体文件编码或转换为媒体流格式，实现对各种媒体的、流化”处理，以及实现 耀关媒镲浚麴编辑、合成簿，最瑟戳媒体滋豹存髅穆式存德于服务器中。 服务器可以是标准w e b 服务器也可以是专用的媒体流服务器如 r e a l s e r v e r 或m sm e d i as e r v i c e 等。主要用来存储和控制媒体流数据， 为客户端掇供各种媒体流骧务； 网络则是适合多媒体传输协议甚至实时传输协议的网络，通常采用i p 网络； 客产墙逶遘藕瘟静媒俸流播教较箨魏r e a l p l a y e r ，w i n d o w s m e d i a p l a y e r ，q u i c k t i m e 等实现对媒体流在客户端的回放。 1 0 2 流技术服务器 目前脊两种方法用来传输i n t e r n e t 上的流式媒体内容【9 】。一种方法就是 采月标准豹w e b 骚务器将媒体内容黄送劐提应的客户蠛，第二秘方法是采用一 个专用媒体流服务器( 如，r e a l s e r v e r ，w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 等) 来 传送流式媒体内容。 在应用标准w e bs e r v e r 进行流式传输时采用h t t p 协议，其传输游程实 隧上就是一个普遴文件传输过程，服务器以尽快的速度将媒体文件内容拷贝到客 户端。只臻有一定数量的媒体内容缓存在本途硬盘就可启动回放。由于在实际回 放过程中播放器实际是从本地硬擞中而不是从服务器中取数据，因此媒体网放速 率与本遗播放软佟 如，r e a l p l a y e r 或w i n d o w sm e d i ap l a y e r ) 豹设置有 关。在这种方式下只能采用顺序流( p r o g r e s s i v es t r e a m i n g ) 传输，在传输 麓闽簇休流豹码率不能横据弱产静连菝带宽傲密穰痖熬实辩调整。由于焉标准鹃 h t t p 服务器即可发送这种形式的文件，无需要其他特殊协议，常被称作h t t p 滚舞：黄输。鑫子采瘸无攫拳载嚣，魄较适衾藏爱鬃瓣短嚣羧。不支簿实辩滚式簧 输，同时支持的并发流数很有限，也不支持现场崴播，对粪v c r 功能不提供支 持怠不支持m u l t i c a s t i n g 方式。毽这秘方式蒸本上不受菸火壤豹限制。 如果簧进行实时流( r e a l t i m es t r e a m i n g ) 传输必须采用专用流服务器。 在传输r e a l m e d i a 或q u i c k t i m e 辏式灏媒体文传时，采用r t s p f l 61 协议， 4 在转辕w i n d o w sm e d i a 文襻孵采霆m m s ”】竣m s b d 捺议。在采瘸专魇 s t r e a m i n gs e r v e r 传输媒体流时，由哥：采用r t p r t c p r s v p 、r t s p 等实 黪渡协议，可以实瑷安慰漉式转输，可保诞媒体溅蠡孽码率与孵络连接带宽囊动配 匹，即使程拥挤的网络条件下，也可使用户能得到特定带宽条件下的最佳媒体服 务质量。魅充分发挥流技术的优势，逶合现场事传，同时也支持随机访问。只是 这些实时网络协议在有防火墙对肖时会出现f 萄题，导致一黧地点的用户不能看到 实时内容。 采用w e b 服务器只是种有效豹过渡方案，褥专用流斌服务舔刚是一种更为 有效的、灵活的方式，并能为用户提供更好的视频流服务质量。 1 3 3 媒体流文件格式 1 媒体流文件编码格式 将数字媒俸痞容莲缩、缀璐残逶合滚茂传埝匏格式。露觅熬媒薅滚编鼹格式 脊；r e a l a u d og 2 、r e a l v i d e og 2 、m p g e 、w m v w m a 等。 2 媒体流文件存储格式 媒体程储格式主要用寒定义务粒已编码的媒体流如悸存储在一个容器文件 ( c o n t a i n e r ) 中，一个容器文件中可同时包括多个流，并在其中加入了一些附 加信息以定义各流的属性( 如，码率，流文件的时间长度，媒体内容的类溅、压 缩方法及阪权等。表1 一i 列举了常用豹澹文俘存储格式。 袭i - i 常用流式文件存储格式 文件格式扩展媒体类型与名称 。a s fa d v a n c e ds t r e a m i n gf o r m a t 1 ”+ ( m i c r o s o f t ) r m r e a lv i d e o a u d i o 文件( r e a l n e t w o r k s ) r a r e a la u d i o 文馋r e a 王n e t w o 譬k s ) 。 r pr e a lp i x 文件( r e a l n e t w o r k s ) 。r t r e a lt e x t 文髂r e a l n e t w o r k s s w fs h o c kw a v ef l a s h m a c r o m e d i a 3 瓣体流浚布格式( m e t a f i l ef o r m a t s ) 媒体流发布格式也称为重定向文件，w 以用文本编辑器来创建、打开缄修改。 媒体发京格式可媛理解为搔放两袭，其中不包括媒律静锡瑾数器，仅包含蠢媒傣 内容的实际地址( u r l ) ，并对媒体内容回放的时间与空间属性进行了说明。并对 冀宅静一鳖裙关傣意翔，诗瓣、多令滚阕步、舨投器承蠢人售患；终爨说明。 媒体流攘羧软转菠是根据媒体滚发枣交磐中襞毽会豹售爨寒控暴l 滚瓣嚣羧。豢爱 媒体流发布格式如表1 2 所示。 液i 一2 常露媒体流发东穰式 媒体发布格式扩展媒体类型和名称 。a s xa d v a n c e ds t r e a m i n gr e d i r e c t o r s m i l s y n c h r o n i z e dm u l t i m e d i ai n t e g r a t i o nl a n g u a g e 【1 9 1 r a 热嘲f i l e r d me m b e d d e dr a mf i l e 1 3 4 与流技术相关的i n t e r n e t 传输协议 为扩展i n t e r n e t 的业务范围，i n t e r n e t 工程任务组( i n t e r n e t e n g i n e e r i n g t a s k f o r c e ，i e t f ) 提出了一令称必“i n t e g r a t e d s e r v i c e s 的增强型i n t e r n e t 服务模型，其中包括b e s te f f o r t 服务模型 与r e a l t i m e 镕夔务模燮。其中安对l 受务模型挎鸯i p 阙终传竣实时媒体提供 q o s 保证。而r e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c o l ( r t p ) ，r e a l - t i m e c o n t r o lp r o t o c o l ( r t c p ) ，r e s o u r c er e s e 譬v a t 主o np r o t o c o l ( r s v p ， r e a l t i m e s t r e a m i n gp r o t o c o l ( r t s p ) 则是实时服务模型的协议熬础。 在i p 网络中传输媒体流时，所涉及的网络协议主要钒括：网络层的i p 协 议，传输层的t c p u d p r t p r t c p r s v p 协议，以及应用层酌 h t t p r t s p m m s 协议等，如图1 - 2 所示。 r t s p 瑚【_ p ，r t a ? 删 口l 潆哩谤 i p 耪莲蓬每蕺蹇蘧鼹】| 衰 t 曩) 撒艄f s b t c p z u d p i p 甥臻壤毒簸爨疆夔基 h t t p t c p l p 蛰霪曩簿羲鬟链藏囊 餮l 一2 媒俸流传输搂垄中静弼络秘谈 ( c ) ( a ) r e a l s y s t e m ：( b ) w i n d o w sm e d i at e c h n o 王o g y ； ( c h t t p s t r e a m i n g i p 协议提供了在因特网上传邀u d p t c p 数搬包的公_ 共平台。 t r a n s p o r t c o n t r o lp r o t o c o l ( t c p ) u s e r d a t a g r a m p r o t o c o l t 】d p 6 t c p 协议是一秘嚣囱逡接戆铸输辏议，宅利用黧传飒到来实瑰搿靠文转传毒蠡， 利用阻塞控制机制来防止网络阻象。由于t c p 反笈重传会引入j 尊太的延时，因 戴嶷因特嘲上传输媒体流拜童往往采用u d p 辨议。 t c p 与u d p 之间的最大区别怒是否采用重传机制。程u d p 中丢失的数据包 并不主动熬传，u d p 不能保证数据包的可靠传输，需要利用上层协议来检测是否 丢龟。 对实时媒体流传输来说，偶尔少量的数据包丢失对媒体质量不会造成太大的 影桶，瑟铃辕戆蜜瓣性魄霹靠性雯震妥豹，媒俸内容豹重终虿戆造成遴一步瓣覆 量抖动与延时。在结构上u d p 具有更小的包头( 8b y t e s ) 而t c p 包头需2 4 b y t e s 。每一个2 7 2 比特躲数据龟( 2 5 6b y t ep a y l o a d ，8b y t e u d ph e a d e r a n d8 b y t er t phe a d e r ) 节省1 6 比特还怒蛮可观的。 从上面的论述可知，传输实时媒体内容采用u d p 比t c p 更合适，但u d p 本 身并不包捺对实辩媒体瘟鞠很重要的时间信息。采用u d p 传输蠡鼋舅一皎点是许 多防火墙不允许u d p 数据包通过。在媒体流应用中控制信息的传输仍需借助于 t c p 协议，魏系绫控制售惑或曩户发出v c r 会令( 麴疆敖、抉避移簦箨等。 r e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c o l ( r t p ，实时传壤协议l e 】( “le 地1 是为 优化i p 网络实时媒体传输而设计的，由于i p 网络是一种基于b e s t - e f f o r t 服务模型的网络，其网络状态变化异常例如在几秒内可能妇严重的瞬络拥察状态 进入正常的负载状态。r t p 协议就是钎对这种弼络环境设计的实时数据传输协 议。r t p 通过提供时戳、序号等时间信息及流同步等机制为实时数据提供端对端 或一对多酌蒋输。r t p 遴常使鬻u d p 来传送数撂。毽褥淀意熬燕，r t p 褥浚本 身并不能为按顺序传送数据包提供任何q o s 保 i e 机制，像依靠实时传输控制协 议r t c p ) 提供这魏照务。 用r t p 协议来传输实时数据时，媒体内容被打包封闭猩一个i p 包内，格式： r e a l t i m ec o n t r o lp r o t o c o l ( r t c p ，实时传输控制协议 【1 3 l f l 4 】取r t p 一起提供q o s 控涮、数鬻源谈翮，媒体随容两多、流量控制释稍塞控稍驻务。 在r t p 会话期间，各参与者周期性地传送r t c p 戗。r t c p 包中含有已发送的数 蘩趣戆数疆、丢失熬数豢奄豹数熬等统计瓷辩，毅踅，l 爱务器胃豁剥曩这魑绩惑 动态地改嶷传输速率，甚至改变材效载荷类型。和r t p 爵己合使用能以最小的开 镶使传辕效率最镶化，从露最大限度地刹用网终资源。 r t c p 为客户端与服务器端提供了一种反馈机制，阻进行网络自适成调整。 r t c p 并不传输实际媒体内容，聪只是传输控制信息。r t c p 包的格式： 匦亟匠卫巫亟 巫亘叵二】 r e 8 r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l ( r s v p ，资滚强订褥谈 1 3 l 1 4 1 1 ”。 7 r s v p 运符在i p 上层，朝转输瑟，毽宅苓是鼹由捺议瑟蹩一令控巷l 巍议。实畦 应用中r s v p 根攒业务数据的q o s 要求禚传输路径上的路由器中预订必要的资 源，以便在安际传输时能褥到质审谤的q o s 。通过预留网终资源建立扶发送端到 接收端的路径，使得i p 潮络能提供接近予电路交换质量的业务，在面向觅连接 的网络中，增加了藏向连接的特性：既利用了面向无连接网络的多种业务承载能 力，又提供了接邋覆向连羧网络翡质量豫诞。毽r s v p 没蠢疆供多媒俸数据的蒋 输能力，它必须配合其他实时传输协议来宪成多媒体通信服务。 r e a l t i m es t r e a m i n gp r o t o c o l ( r t s p ，实时流协议) n 3 】 1 4 】c “】。是 一个由r e a ln e t w o r k s 葶爨n e t s c a p e 凝固提出的用于控制实时数据传输的应 用层协议。在体系结构上位于r t p 和r t c p 之上，r t s p 本身并不传输数据， 必须利用底层传输协议如r t p r s v p 所掇供的服务，数搬封装与q o s 控制来控 翻数据传输。它建立、控涮缀务器和客户灞之溺的连续褫频音籁流，著讶敬撬 供远程v c r 控制功能如播放，暂停，快进蒋，可提供选择传输通道( u d p 或t c p ) 静方法及麓予r t p 豹传输瓤澍。使爱r t s p 瓣，客户樵帮骚务器都虿绫发出请 求，即r t s p 可以是双向的。 m i c r o s o f tm e d i as e r v e rp r o t o c o lc 搬织) 1 7 ) 。是微软定义的一种视 频流传输协议，用于访阍w i n d o w sm e d i a 发布点上的单播内容，它是连接 w i n d o w sm e d i a 荦播自琵务的默认方法。当透过程w i n d o w sm e d i ap l a y e r 中键入一个u r l 而不是通过超链接来访问内容时，必须使用m m s 协议。当使用 m m s 魏议连接裂发鑫熹辩，使用“耱议秘转”浚获褥最鹱连接。“耱议露转”首 先试图通过m m s u 连接客户端。m m s u 是m m s 协议结合u d p 数据传送，m m s t 是 m m s 协议缝会t c p 数据传送。如聚m m s u 连接不成琏，则夔务器试图使用m m s t 。 使用m m s 协议可实现对流式节目的如快鲑c 、后退等随机访问控锖功能。 结合以上这些协议可以为因特网上的视频流服务提供良好的q o s 。 在流式传输中常采用碱s ：域r t s p ：开菰迪蛙取代了以h t t p ：帮 f t p ：开头的地址，如：m m s ：2 1 0 4 5 。2 4 0 1 8 b i g f e e t a s f o 1 3 5 流式传输基本原理 在实际的操作过程中，当用户选择某视频流服务后即当客户点击与指向实际 爨体建簸瓣重定麓文转( m e t a f i l e ) 稷关联熬超级穗接黪，w e b 黢务器终下载该 羹定向文件至本地客户端，此过程中w e b 浏监器与w e b 服务器之间使用 h t t p t c p 来传辕控制髂塞与籀肇懿数撂。然痿窖户端舱w e b 浏夔器根据重定 向文件的炭型启动相应的媒体播放器( 如，r e a l p l a y e r ，w i n d o w s m e d i a p