（计算机应用技术专业论文）独立智能外设中流媒体控制功能的设计与实现.pdf

北京邮电大学硕十学位论义 独立智能外设中流媒体控制功能的设计与实现 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮 电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：r 生丝 日期： 2 堕：! f 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释；本学位论文属于保密在一年解密后 论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 至蕴 日期： 导师签名： r 北京邮电大学网络与交换胃家重点实验室 日期 适用本授权书。非保密 至! 尘! ：望 丛：兰： 北柬邮电大学硕士学位论文 独立智能外设中流媒体控制功能的设计l 。实现 独立智能外设中流媒体控制功能的设计与实现 摘要 随着移动通信网络规模的不断扩大以及市场竞争的日趋激烈， 提供多样化、层次化的业务已成为运营商提高服务水平和赢得竞争的 重要手段之一。电信运营的发展也从单一的基础网络的扩建转型到丰 富多彩的业务的开发和推广。为用户提供丰富多彩的业务和完善的服 务已经成为电信业的共识，业务成为推动电信系统发展的主要动力。 在智能网发展的初期，智能业务对专用资源只有简单的需求，特 殊资源功能s r f ( s p e c i a lr e s o u r c ef u n c t i o n ) 通常被综合在业务 交换点s s p ( s e r v i c es w i t c h i n gp o i n t ) 内部。随着智能网业务的 发展，智能业务对s r f 的需求变得多样化和复杂化，要求提供诸如语 音、数据、图像的处理，语音识别，文语转换等更丰富的网络资源， 并要求s r f 具有自主执行部分业务逻辑的控制能力，这就需要独立的 智能外设的支持。目前，独立智能外设i i p ( i n d e p e n d e n ti n t e l l i g e n t p e r i p h e r a l ) 的实现方式已经得到国内外通信设备厂商和网络运营者 的重视，纷纷着手进行l i p 设备的开发与建设。 随着互联网日益发展，多媒体视听已经成为人们必不可少的娱乐 内容，但对于移动终端的用户来说，多媒体的接入还比较困难，主要 受终端设备存储容量和网络带宽的影响。移动终端的存储容量有限， 不可能将整个媒体内容下载到终端，即使终端设备的存储容量得到了 有效的扩展，由于受网络带宽限制，下载一部电影到移动终端所要消 耗时问也相当不经济。而流式的传输方式恰恰解决了这个问题，使音 频点播，音乐会播放，音乐欣赏，音频广告，实时新闻等成为可能。 移动终端用户通过具备流媒体控制和接入功能的i i p ，可以随时随地 根据自己需要的媒体资源。 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室在多年从事智能网及 移动智能网技术研究及产品开发的基础上，在2 0 0 1 年启动了移动智 能网i i p 系统的开发工作。 因此，在智能外设上开展流媒体业务成为了必然。本文主要描述 了应用l i v e m e d i a 流媒体库在c m i n 0 2 一i i p 系统上流媒体控制功能的 设计和实现。 第一章介绍了智能网和智能外设的基本概念以及流媒体的技术 北京邮电大学网络与交抉国家重点实验室 北京邮电人学硕 学位论文独立智能外设中流媒体控制功能的设计。j 实现 原理和主要的流媒体协议。 第二章分析了一个开源的流媒体协议实现库，l i v e m e d i a ，介绍 了它的类的组织关系以及程序设计模式，本文所设计和实现的流媒体 控制功能依托这个流媒体库实现。 第三章在分析原有独立智能外设系统的基础上，着重介绍了流 媒体控制功能在独立智能外设的几种实现方案，并对各种方案进行了 分析和比较0 ，最后着重阐述了一种最优的解决方案。 第四章对流媒体控制功能在智能外设侧实现方案的详细设计和 关键技术进行讨论。该实现方案包括总体对象模型和类功能的实现， 关键技术包括健壮性设计，数据库和存储设计以及计费策略。 第五章指出该系统下一步需要做的工作。 关键词：移动智能网，智能外设，流媒体 北京邮电大学网络与交换霸家重点实验室 j ! 塞堂堂叁堂堡主兰：焦丝苎 垫皇塑! ! 丛堡! 迹塑笪丝型旦堂堕丝盐兰! 塑坠 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o f s t r e a m i n g m e d i a c o n t r o lf u n c t i o nw i t h i ni n d e p e n d e n ti n t e l l i g e n t p e r i p h e r a l a b s t r a c t w j t ht h ee n l a r g i n go ft h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n dm o r e c o m p e t i t i o n s o fm a r k e t ，p r o v i d i n gt h ec o l o r f u l s e r v i c eh a sb e c a m e i m p o r t a n tm e a s u r et oe n h a n c es e r v i c el e v e la n ds u c c e e di nc o m p e t i t i o n t h ea t t e n t i o nh a sc o n v e r t e df r o mt e l e c o m m u n i c a t i o n b a s a ln e t w o r k e q u i p m e n tc o n s n - n a c t i o nt oc o l o r f u ls e r v i c e s t op r o v i d ec o l o r f u ls e r v i c e s h a v eb e c o m et h ec o m m o nv i e w , a n dt h e s e r v i c e sh a v eb e c a m et h e m o t i l i t yo f t h ed e v e l o p m e n t o f t e l e c o m m u n i c a t i o n i nt h e e a r l yp e r i o d o fi n t e l l i g e n tn e t w o r k d e v e l o p m e n t s r f ( s p e c i a l r e s o u r c e f u n c t i o n ) w a su s u a l l yi n t e g r a t e d i n t ot h es e r v i c e s w i t c h i n gp o i n tb e c a u s ei n t e l l i g e n ts e r v i c e s r e q u i r e m e n tf o rs p e c i a l i z e d r e s o u r c e sw a ss i m p l ea n df e w w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n t s e r v i c e s ，m a n yo t h e rn e t w o r k r e s o u r c e ss u c ha sv o i c e ，d a t a ，g r a p hp r o c e s s ， v o i c ei d e n t i f i c a t i o na n dt e x t - t o s p e e c hw e r er e q u i r e dt ob ei n c l u d e di n t o s p e c i a l i z e dr e s o u r c e s ；a c c o r d i n g l ys r f b e c a m em o r ea n dm o r ec o m p l e x a l s os r fw a s ；d e s i r e dt oh a v et h ea b i l i t yt oa u t o m a t i c a l l yc o n t r o ls e r v i c e l o g i c a sar e s u l t ，i p ( i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ) d e p a r t sf r o ms s p ( s e r v i c e s w i t c h i n gp o i n t ) a n d b e c o m e sa n i n d e p e n d e n te n t i t y i n i n t e l l i g e n t n e t w o r k a t p r e s e n t ，i i p ( i n d e p e n d e n ti n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ) i sp a i d m o r e a n dm o r ea t t e n t i o nb y p e o p l e a n di sd e v e l o p e d b yp r o d u c e ri n t h ew o r l d i nt h em e a n t i m e ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e m e t ，m u l t i m e d i a e n t e r t a i n m e n ti sa ni m p o r t a n tp a r to fh u m a nl i f e b u ti ti sv e r yd i f f i c u l t f o rm o b i l ed e v i c eu s e rt oa c c e s sm u l t i m e d i ac o n t e n t b e c a u s eo ft h el i m i t o fs t o r a g ea n db a n d w i d t h i ti s i m p o s s i b l et o d o w n l o a dt h ec o m p l e t e c o n t e n tt ot h em o b i l ed e v i c e ，t os a yt h el e a s t ，w eh a v et h ee n o u g h s t o r a g e ， a n di tm a yt a k el o n gt i m et od o w n l o a dt h ec o n t e n tb e c a u s eo ft h e1 i m i t e d 北京邮电人学网络与交换国家重点实验室 北京邮电大学硕卜学位论文 独立智能外设中流媒体控制功能的没训。实现 b a n d w i d t h s t r e a m i n gt r a n s p o r t m e t h o dj u s ts o l v et h ep r o b l e m ，m a k e a u d i oo nd e m a n d ，c o n c e r te n o y m e n t ，a u d i oa d v e r t i s e m e n t ，r e a l t i m e n e w s ，e t cb ep o s s i b l e t h r o u g h l i pw i t hs t r e a m i n gm e d i ac o n t r o lf u n c t i o n ， p e o p l e c a l lo b t a i na n ym e d i ar e s o u r c ea ta n yt i m et h e yw a n t t h es t a t ek e yl a b o r a t o r yo f n e t w o r k i n ga n ds w i t c h i n gb e g a nt o r & d i n d e p e n d e n t l i ps y s t e mi n2 0 0 1 ，b a s i n go ni t sy e a r s o f e x p e r i e n c e i n i na n dm o b i l e , , n e t w o r k t h e r e f o r e ，i t i s n e c e s s a r y t o d e v e l o ps t r e a m i n g m e d i ac o n t r o l f u n c t i o no ni i p t h i sp a p e ri sm a i n l ya b o u tt h ec m i n 0 2 一l i p s y s t e m w h i c h i m p l e m e n t s t h e s t r e a m i n g m e d i ac o n t r o lf u n c t i o n u s i n g l i v e m e d i a s t r e a m i n gp r o t o c o ll i b r a r y f i r s t l y , s o m eb a s i cc o n c e p t so fi n ( i n t e l l i g e n tn e t w o r k ) ，i i pa n d s t r e a m i n gm e d i a ，a n d t h e ns t r e a m i n gm e d i a p r o t o c o la r ee x p l a i n e d i nt h es e c o n dc h a p t e r , a p o p u l a rl i b r a r yo fs t r e a m i n gm e d i ap r o t o c o l i s a n a l y z e d ；i n c l u d et h er e l a t i o no fc l a s sa n da p p l i c a t i o ns t r u c t u r e t h e i m p l e m e n t a t i o no fs t r e a m i n gm e d i ac o n t r o lf u n c t i o nd i s c u s s e di nt h i s p a p e rj u s tu s i n g t h i ss t r e a m i n g p r o t o c o ll i b r a r y i nt h et h i r d c h a p t e r , t w om e t h o do fi m p l e m e n t a t i o no fs t r e a m i n g m e d i ac o n t r o lf u n c t i o na r ed i s c u s s e d t h e nt h ec o n t r o lr e l a t i o n s h i pa n d t h ea s s i g no fr o l e sa b o u ts t r e a m i n gm e d i ac o n t r o lb e t w e e ns c p ( s e l w i c e c o n t r o lp o i n t ) ，s s pa n di i pa r ed e f i n e d i nt h ef o r t hc h a p t e r , t h e r ei st h ed e t a i l d e s i g no fs t r e a m i n gm e d i a c o n t r o lf u n c t i o no ni i rt h ek e y t e c h n o l o g i e ss u c ha st h ep r o t e c t i o n m e c h a n i s m ，d a t a b a s ea n ds t o r a g ed e s i g na r ed i s c u s s e d a t l a s t ，w et a l ka b o u tt h en e x td e v e l o p m e n ta n dw o r ko nt h i ss y s t e m k e yw o r d s ：m o b i l e i n t e l l i g e n tn e t w o r k ，i n d e p e n d e n ti n t e l l i g e n t p e r i p h e r a l ，s t r e a m i n gm e d i a 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室 4 北京邮电火学硕士学位论文 独立智能外设中流媒体控制功能的设汁，实现 1 1 智畿网 1 1 1 智能网的概念及标准 第1 章概述 智能网的思想起源于美国。8 0 年代初，a t & t 公司就采用集中数据库方式 提供8 0 0 号f 被叫付费) 业务和电话记账卡业务，这是智能网的雏形。后来，国际 电联i t u t 在1 9 9 2 年公布了q 1 2 0 0 系列建议，即智能网能力集l ( c s 一1 ) ，正 式命名了智能网一词。智能网i n ( i n t e l l i g e n tn e t w o r k ) 是在现有交换与传输的 基础网络结构上，为快速、方便、经济地提供电信新业务而设置的一种附加网络 结构。可以看出，l n 是以提供新业务为目的的一种技术手段。 提供新业务可以采用不同的技术手段。智能网提供新业务的突出优点是可 以做到快速、经济和方便。在智能网上生成一个新业务只需几个月。这意味着可 以大大缩减开发投资，同时业务提前向用户开放，又会及早地收回大量资金，提 高网络的利用率，增强网络的智能性。由于智能网技术有标准模型约束，系统的 实现可以独立于将要生成的新业务，且有标准通信协议支持产品的互联，从而为 快速提供新业务创造了基础条件。智能网特有的系统结构是快速提供新业务的内 在条件，因此，智能网提供新业务的方法与其它方式有本质的不同。智能刚的最 终目标是要为所有的基础通信网络服务，包括公共电话网、综合业务数字网、公 共分组交换数据网、移动通信网以及未来的宽带网络。当智能网的上述目标实现 后，电信网向用户提供的不仅有话音新业务。还可以有数据，图像，图形等多媒 体业务。 国际电信联盟的电信标准组织i t u t ，在1 9 8 8 - - 1 9 9 2 年研究期内，确定了 对智能网国际标准的研究，并于1 9 9 2 年公布了能力集l ( c s 一1 ：c a p a b i i i t ys e t ； 1 ) 称作q 1 2 0 0 系列建议。这是智能网的第一个国际标准文件，它对智能网的概 念、i n 体系结构、i n 的接口标准做了详细的描述。具体内容如下： 1 一般原理 q 1 2 0 0 智能网标准的构成 q 1 2 0 1 智能网结构原理 q 1 2 0 2 智能网业务层结构 q 1 2 0 3 智能网全局功能层结构 q 1 2 0 4 智能网分布功能层结构 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室 北京邮电大学顾 一学位论文独立智能外设中流媒体控制功能的设计t ，实现 q 1 2 0 5 智能网物理层结构 q 1 2 0 8 接口标准( 一般原理) q 1 2 0 9 智能网用户手册 2 c s 一1 q 1 2 l l c s1 智能网入门 q 1 2 1 3c s i 智能网的全局功能层 q 1 2 1 4c s 一1 智能网的分布功能层 q 1 2 1 5c s 一1 智能网的物理层 q 1 2 1 8c s 一1 智能网的接口标准 q 1 2 1 9c s 一1 智能网的用户手册 q 1 2 9 0c s 一1 智能网定义中所用术语汇编 根据智能网技术和智能网业务的发展，i t u t 又于1 9 9 7 年9 月通过了i n c s 2 系列建议q 1 2 2 0 系列。c s 2 与c s 1 的不同之处在于：c s 1 尽可能考虑在 现有的网络能力基础上发展c s 1 业务；而c s 一2 则对支撑网络，比如公共交换电 话网p s t n ( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ) ，i s d n ( i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a l n e t w o r k ) 和移动通信网p l m n ( p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k ) 提出了若干要求。 3 c s 一2 建议的主要内容有： 目标业务增加了网间互连业务、个人移动业务和多用户方业 务，同时增加了业务管理业务和业务创建业务； 网络结构引入了用于处理呼叫不相关的用户交互功能和管理 相关的功能，增加了两个功能实体，扩充了功能实体接口关系； 网络能力增加了多端点呼叫能力，呼叫方处理能力，专用资源功 能s r f ( s p e c i a lr e s o u r c ef u n c t i o n ) 的增强，m i d c a l l 中断( 即用拍叉 簧来激活i n 业务) 等能力。 4 1 9 9 9 年初，i t u t 推出了c s 一3 建议草案。c s 一3 基本沿用i nc s 一2 的体 系结构，对i nc s 一2 的体系结构和呼叫处理模型没有大的改动。c s 一3 的研究内容有： 对i nc s 一2 能力的加强 i n 与i n t e r n e t 的综合 i n 支持移动的第一步 5 1 9 9 8 年5 月i t u t 的1 1 组召开会议，将i nc 8 3 不能完成的内容推延 到i kc s 一4 种研究。i nc s 一4 要研究的内容包括： 智能网与b - i s d n 综合 i n 支持移动的第二步 北京邮电大学网络与变抉国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 独立智能外设中流媒体控制功能的设计一j 实现 1 1 2 智能网概念模型 i t u t 定义了分层的智能网概念模型，用来设计和描述智能网的体系结构。 智能网概念模型如下图所示： 图1 1 智能网概念模型 根据不同的抽象层次，智能网概念模型分为四个平面：业务平面、整体功能 平面、分布功能平面、物理平面。 1 业务平面 业务平面从业务使用者的角度来描述智能业务，只说明智能业务所具有的业 务属性，而与业务的具体实现无关。 2 整体功能平面 整体功能平面( g f p ：g l o b a lf u n c t i o np l a n e ) 是面向业务设计者的，也是 面向业务生成的平面。整体功能平面定义了一系列的业务无关块( s i b ：s e r v i c e i n d e p e n d e n tb u ii d i n gb l o c k ) ，并描述了s i b 是如何链接及如何按一定顺序执 行，以实现某种业务。s i b 独立于业务、可重用，不同的整体业务逻辑g s l ( g 1 0 b a l s e r v i c el o g i c ) 可调用同一个s i b ，同一个g s l 也可多次调用同一个s i b 。不同 的g s l 实现不同的业务。 北京邮电大学网络哼交换国家重点实验室 9 苎皇坚皇查堂堡主兰垡笙奎 型皇塑丝堑堡主鎏塑笙笙型垫丝塑堂盐兰! ! 塑 3 分布功能平面 分布功能平面描述了每个s i b 的功能是如何完成的。每个s i b 包含三种元素： 功能实体动作( f e a ：f u n c t i o ne n t i t yf u n c t i o n ) 、功能实体( f e ：f u n c t i o n e n t i t y ) 、功能：卖体之间的信息流( i f ：i n f o r m a t i o nf l o w ) 。其中每个功能实体 包含有若干个功能实体动作。 4 。物理平面 物理平面是面向实现的，它描述了如何将分布功能平面上的各个功能实体映 射到实际的物理实体上，也就是各个功能实体在网络上的物理产品中实现。在每 个物理实体中可以包括一个或多个功能实体，但一个物理实体中不可能有多于 个的同样的功能实体。 1 2 移动智能网 1 2 1 移动智能网概述 2 0 世纪9 0 年代初，第二代移动通信系统( g s m 、c d 姒、d c s l 8 0 0 和d e c t 等) 已经在全球大部分地区建立，能够为几千万用户提供基本的语音和数据业务。但 随着移动电话的普及，用户群的扩大，人们对移动通信提出了更高的要求，希望 得到更多、更好、更快的服务。当前移动通信正由第二代向第三代发展。市场需 求与技术的需求都促进了智能网技术在移动通信中的应用。 移动智能网在移动网中引入智能网概念，通过在现有移动网上逐步增加智能 网相关功能模块，如业务控制点s c p ( s e r v i c ec o n t r o lp o i n t ) 、业务交换点s s p ( s e r v i c es w i t c hp o i n t ) 、业务管理点s m p ( s e r v i c em a n a g e m e n tp o i n t ) 、业 务管理接入点s m a p ( s e r v i c em a n a g e m e n ta c c e s sp o i n t ) 、业务生成环境s c e ( s e r v i c ec r e a t i o ne n v i r o n m e n t ) 、业务数据点s d p ( s e r v i c ed a t ap o i n t ) 等，将业务控制功能从传统的交换功能中分离出来，使网络能快速、有效地生成 和实现各种新业务。智能网概念的引入，便移动网从单纯她传递信息和交换信息， 逐步向存储和处理信息的智能化方向发展。借助于n o 7 信令网和大型集中式数 据库的支持，移动智能网将网络的交换功能和控制功能相分离，把网络中各网元 的智能集中到新的功能部件由中小型计算机组成的智能网业务控制点上，而 原有的交换机仅完成基本的接续功能。 概括起来，移动智能网的特点有以下几个：有效地利用网络资源；网络功能 模块化：用标准网络功能来生成和实施新业务；可在物理实体中灵活地分配网络 功能；通过独立于业务的接口，实现网络功能间标准的通信；业务用户可以控制 由用户所规定的业务属性；业务使用者可以控制由使用者所规定的业务属性：业 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室1 0 北京邮电人学硕十学位论文 独立智能外设中流媒体挎制功能的设计与实现 务逻辑标准化。这些特点同时也是移动智能网的目标，即依靠独立于业务的功能 块，功能实体间的标准通信以及已有资源，快速、简便、灵活地提供各种新业务。 移动智能网的完整形式是第三代移动通信系统，由于技术与经济的原因，目 前不可能立即实现，比较可行的办法是分三步走：第一步实现移动网与智能网的 互连，即将现有的第二代移动通信系统的移动交换中心升级为移动业务交换点， 其它实体不变；第二：步实现移动网中数据库访问位景寄存器v l r ( v i s i t o r l o c a t i o nr e g i s t e r ) 、归属位置寄存器h l r ( h o m el o e a t i o nr e g i s t e r ) 与智能 网中数据库s d f ( s e r v i c ed a t af u n c t i o n ) 综合，为业务控制功能s c f ( s e r v i c e c o n t r o f u n c t i o n ) 提供统一的用户信息；第三步实现移动智能网即第三代移动 通信系统。 1 2 2 c a m e l 标准 目前，国外许多电信厂商和标准化组织都纷纷推出了移动网与智能网互 连的标准或方案。e t s i 在1 9 9 7 年推出了c a m e l 标准。c a m e l 的全称为移动网络 增强定制应用逻辑( c u s t o m i z e da p p l i c a t i o nf o rm o b i l en e t w o r ke n h a n c e d l o g i c ) 。它是用来解决g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ) 移动 通信网与智能网互连问题的。c a m e l 为网络运营者提供机制以向用户提供移动智 能业务，甚至在用户漫游出归属位置时，也可以向用户提供跟在归属区同样的业 务。在g s m 中引进c a m e l 业务，运营者就可以建立一个i n 平台，定义和实施新 的增值业务，并不需要对每项业务形成国际或国家标准，可以建立自己独特的新 业务；而且c a m e l 适合于网络和系统多厂商的环境。为了实现c a m e l ，需要将现 有的g s m 网进行升级，佼其能支持相应的c a m e l 协议。e t s i 白匀c a m e l 建议是分 阶段制定的，目前分为c a m e l1 阶段、c a m e l2 阶段、c a m e l3 阶段和c a m e l4 阶段。e t s ic a m e l2 标准于1 9 9 9 年3 月最终完成并冻结。c a m e l3 标准于2 0 0 1 年3 月最终完成并冻结。c a m e l4 阶段的标准正在制订过程中。 1 2 3 移动智能网在我国的发展 1 9 9 9 年5 月，中国移动开始建设基于叠加网的方式的移动智能网的一期工 程，后逐渐过渡到目标网的方式。中国移动的移动智能网建设是基于e t s ic a m e l 2 标准的，推出了预付费业务、虚拟专用网业务、被叫集中付费业务、呼叫筛选业 务等多项业务。 c m i n 0 2 是北京邮电大学国家重点实验室推出的符合e t s ic a m e l 标准和中国 信息产业部最新c a m e l 规范的移动智能网系统。该系统是在北京邮电大学交换与 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室 北京邮电人学硕士学位论文 独立智能外设中流媒体控制功能的设计实现 网络国家重点实验室研制的固定智能网c i n 0 2 系统( 目前c i n 0 2 固定智能网系统 已经在全国大规模商用，约占5 0 的市场份额) 的基础上，遵照最新的e t s i c a m e l 2 规范丌发成功的移动智能网产品，在继承了c i n 0 2 系统技术领先、商用 化程度高等特点的同时，c m i n 0 2 系统适应我国的实际情况，在系统中针对不同 的情况可提供多种组网解决方案( 如完全c a m e l 2 方式和o v e r l a y 方式) 。目前已 经在全国多个省市得到大规模商用。 1 3 独立智能外设概述 s r f 是智能网中的特殊资源功能实体，它在智能网中的位置如图1 2 所 厂 厂 r _ 乜吖t 翼学 么。么j fl【 is s p 卜一i i pi i j l，一 ，一7 彳 么； 一 ip s t n |l i s d n l旧b i s d n if p l m n 【llil 图1 - 2 智能网网络模型 s r f 向网络提供业务所需要的各种特殊资源。s r f 的主要功能是： ( 1 ) 具有资源控制、分配并管理其状态的能力 ( 2 ) s r f 具有与i n 其它功能实体通信的功能 ( 3 ) s r f 具有对用户多媒体数据的管理能力 智能外设i p ( i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ) ，是智能网中重要的功能实体之 一，完成专用资源功能。由于在i n 发展的初期，智能业务对专用资源只有简单 的需求，s r f 通常被综合在业务交换点s s p 内部。随着智能网业务的发展，智能 业务对s r f 的需求变得多样化和复杂化，要求提供诸如语音、数据、图像的处理， 语音识别，文语转换等更丰富的网络资源，要求s r f 具有自主执行部分业务逻辑 北京邮电大学唰络与交换国家重点实验室 北京邮电人学硕士学位论文独立智能外设中流媒体控制功能的设计与实现 的控制能力。这就需要独立的智能外设( i n d e p e n d e n ti n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ， l i p ) 的支持。目前，独立智能外设的实现方式已经得到国内外通信设备厂商和 网络运营者的重视，纷纷着手进行独立i p 设备的开发。 在目前移动智能网体系中，独立智能外设i i p 在g s m 系统中为用户提供 c a m e l 业务所需要的专用资源功能，包括播送录音通知、收集d t m f ( d u a lt u n e m u l t if r e q u e n c y ) 数字、语音识别等功能。i i p 接受s c p 的命令，与s s p 进行承 载连接，控制资源与用户的接k 拆线，向用户发语音提示，收集用户的数字信 息并上报给s c 。在信息存储转发业务中，i i p 可以在s c p 的激活下自主地完成 比较复杂的与用户交互的动作。存储用户的语音数据，并对这些数据进行维护和 管理。通过与s m p 的交互，i i p 还能够接收s m p 下载的数据和管理命令，并且向 s m p 报告管理所需信息，供s m p 对i i p 进行监测和控制。 1 4 流媒体简介 流媒体指在i n t e m e t i n t r a n e t 中使用流式传输技术的连续实时媒体，如：音频、 视频或多媒体文件。流媒体实现的关键技术就是流式传输，缓冲处理，协议适配， 媒体编解码等，而流式传输技术就是把连续的声音和图像信息经过压缩处理后放 到网站服务器上，让用户一边下载一边收听观看，而不需要等待整个文件下载到 自己的机器后才可以观看的网络传输技术。 目前，在网络上传输音视频等多媒体信息主要有下载和流式传输两种方 案。一方面，由于音视频文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大，同时由 于受网络带宽的限制，下载这样的文件常常需要几分钟甚至几小时，所以采用下 载方法的时延也就很大。而采用流式传输时，声音、图像或动画等时基媒体由音 视频服务器向用户计算机连续、实时传送，用户只需经过几秒或数十秒的启动时 延而不必等到整个文件全部下载完毕即可观看。这一点对于移动终端用户显得尤 其的突出，因为移动终端的存储容量和带宽更加有限。当声音、图像等时基媒体 在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器上继续下载。流式传输不 仅使启动时延大大缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须 等待整个文件全部下载完毕之后才能观看的缺点。 1 4 1 流媒体技术基础 实现流式传输有两种方法：实时流式传输( r e a l t i m es t r e a m i n gt r a n s p o r t ) 和 顺序流式传输( p r o g r e s s i v es t r e a m i n gt r a n s p o r t ) 。一般来说，使用流式传输媒体服 务器，或应用实时流协议( r t s p ：r e a lt i m es t r e a m i n gp r o t o c 0 1 ) 等，即为实时流 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室 北京邮电人学硕学位论义独市智能外设中流媒体控制功能的设计o ，宴现 式传输。如使用超文本传输协议( h t t p ：h y p e rt e x tt r a n s p o r t a t i o np r o t o c 0 1 ) 服 务器，文件即通过顺序流发送则为顺序流式传输。采用哪种传输方法可以根据需 要进行选择。 1 4 1 1 实时流式传输 实时流式传输总是实时传送，特别适合现场广播，也支持随机访问，用户可 快进或后退以观看后面或前面的内容。但实时流式传输必须保证媒体信号带宽与 网络连接匹配，以便传输的内容可被实时观看。这意味着在以调制解调器速度连 接网络时图像质量较差。而且，如果因为网络拥塞或出现问题而导致出错和丢失 的信息都被忽略掉，那么图像质量将很差。实时流式传输需要特定服务器，如 q u i c k t i m es t r e a m i n gs e r v e r 、r e a l s e r v e r 与w i n d o w sm e d i as e r v e r 。这些服务器 允许你对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准h t l p 服务 器更复杂。实时流式传输还需要特殊网络协议，如：r t s p 或m m sf m i c r o s o f t m e d i a s e r v e o 。 1 41 2 顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线内容，在给定 时刻，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的部分。由于标准的 h t t p 服务器可发送顺序流式传输的文件，也不需要其它特殊协议，所以顺序流 式传输经常被称作h t t p 流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如 片头、片尾和广告，由于这种传输方式观看的部分是无损下载的，所以能够保证 播放的最终质量。但这也意味着用户在观看前必须经历时延。顺序流式传输不适 合长片段和有随机访问要求的情况，如讲座、演说与演示；也不支持现场广播， 严格说来，它是 图1 - 3 流式传输原理 北京邮电大学网络与交换国家重焦实验室 北京邮电大学硕士学位论文 独立智能外设中流媒体控制功能的设计+ j 实现 1 4 2 流媒体技术原理 流式传输的实现需要合适的传输协议。由于t c p ( t r a n s m i s s i o nc o n t r o l p r o t o c 0 1 ) 是面向连接的协议，数据包顺序传输，而且具有出错重传机制，而音 视频流冗余数据较多，丢失非关键帧对其影响不大，但对延时比较敏感，囡此 t c p 方式需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中， 一般采用h t t p t c p 来传输控制信息，而用实时传输协议用户数据报协议( r t p ： r e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c o l u d p ：u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) 来传输实时数据，如 图1 3 所示。 流式传输的实现需要缓存。因为一个实时音视频源或存储的音视频文件在传 输中被分解为许多数据包，u d p 为无连接协议，各个包选择的路由可能不相同， 故到达客户端的时延也就不同，甚至先发的数据包有可能后到。为此，需要使用 缓存系统来消除时延和抖动的影响，以保证数据包顺序正确，从而使媒体数据能 够连续输出。通常高速缓存所需容量并不大，因为通过丢弃已经播放的内容可以 重新利用空出的空间来缓存后续尚未播放的内容。 流式传输的过程一般如下： 1 用户选择某一流媒体服务后，w e b 浏览器与w e b 服务器之阳j 使用 h t f p t c p 交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息 中检索出来； 2 w e b 浏览器启动音视频客户程序，使用h t t p 从w e b 服务器检索相 关参数对音视频客户程序初始化，这些参数可能包括目录信息、音 视频数据的编码类型或与音视频检索相关的服务器地址； 3 音视频客户程序及音视频服务器运行实时流协议，以交换音视频传 输所需的控制信息，实时流协议提供执行播放、快进、快倒、暂停 及录制等命令的方法； 4 音视频服务器使用r t p u d p 协议将音视频数据传输给音、视频客户 程序，一旦音视频数据抵达客户端，音视频客户程序即可播放输出。 需要说明的是，在流式传输中，使用r t p u d p 和r t s p t c p 两种不同的通 信协议与音视频服务器建立联系，目的是为了能够把服务器的输出重定向到一个 没有运行音视频客户程序的客户机的目的地址。另外，实现流式传输一般都需要 专用服务器和播放器。 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室 北京邮电大学蛳十学位论文 独立智能外设中流媒体控制功能的设计与实现 1 5 流媒体协议 1 5 1 实时传输协议r t p 1 5 1 1 r i 。p 协议 r t p ( r e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 协议最初是在7 0 年代为了尝试传输声音 文件，把包分成几部分用来传输语音，时间标志和队列号。经