1、概述
流媒體技術是一種專門用于網絡多媒體信息傳播和處理的新技術，該技術能夠在網絡上實現傳播和播放同時進行的實時工作模式，相對于其他的一些音、視頻網絡傳輸和處理技術，流媒體比較成熟和使用，目前已經成為網上音、視頻(特別是實時音視頻)傳輸的主要解決方案。
流媒體與常規視頻媒體之間的不同在于，流媒體可以邊下載邊播放。“流”的重要作用體現在可以明顯的節省時間，由于常規視頻媒體文件比較大，并且只能下載下來后才能播放，因此下載需要很長的時間，妨礙了信息的流通，流媒體的應用是近幾年來Internet發展的產物，廣泛應用于遠程教育、網絡電臺、視頻點播、收費播放等。
目前，制約流媒體寬帶應用發展的關鍵在于互聯網的服務質量，流媒體從理論上解決了大容量網絡多媒體數據傳輸的實時性要求問題，但是由于大型分組交換網絡中數據傳輸受到諸多因素的影響，網絡的狀況是不可靠的，其帶寬、負荷等的變化難以滿足流媒體寬帶業務的實時性服務質量要求。并且常常造成播放卡殼、延遲、視頻抖動劇烈，給使用者感官造成很大影響，所以解決好流媒體網絡應用的服務質量問題對于流媒體寬帶應用是極為重要的。
2、流媒體技術原理
流媒體的傳輸的實現需要緩存。因為Internet以分組傳輸為基礎進行斷續的異步傳輸，對一個實時的A/V源或存儲的A/V文件。在傳輸中它們要被分解為許多的分組，由于網絡是動態變化的，各個分組選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發的數據分組有可能后到。為此，使用緩存系統來彌補延遲和抖動的影響，并保證分組的順序正確，從而使媒體數據能連續輸出，而不會因為網絡暫時擁塞使播放出現停頓。
流媒體傳輸的實現需要合適的傳輸協議。由于TCP需要較多的開銷，因此不太適合傳輸實時數據。在流媒體傳輸的實現方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數據。
圖1 流媒體傳輸基本原理圖
流媒體傳輸的過程如圖1所示。一般描述如下：用戶選擇某一流媒體服務后，Web瀏覽器與Web服務器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸的實時數據從原始信息中檢索出來，然后客戶機上的Web瀏覽器啟動A/V Helper程序，使用HTTP從Web服務器檢索相關參數對Helper程序初始化。這些參數可能包括目錄信息、A/V數據的編碼類型或與A/V檢索相關的服務器地址。
A/V Helper程序及A/V服務器運行實時流協議(RTSP，Real-Time Streaming Protocol)，以交換A/V傳輸所需的控制信息。與CD播放機或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進、快倒、暫停及錄制等命令的方法。A/V服務器使用RTP/UDP協議將A/V數據傳輸給A/V客戶程序(一般可以認為客戶程序等同于Helper程序)，一旦A/V數據抵達客戶端，A/V客戶程序即可播放輸出。
需要說明的是，在流媒體傳輸中。使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協議與A/V服務器建立聯系，是為了能夠把服務器的輸出重定向到一個不同于運行A/V Helper程序所在客戶機的目的地址。實現流媒體傳輸一般都需要專用服務器和播放器。
3、流媒體傳輸模式
流媒體之所以能夠實現多媒體數據的實時播放是采用了專門的網絡控制協議和數據傳輸機制。服務器端有專門的流媒體發布系統，而客戶端則有專門的播放器，這兩部分都需要通過數據緩存區進行數據的緩存。
與普通的分組交換網絡不同，流媒體系統的緩存區中的數據在數據傳輸過程中是動態的，也可成為是交換狀態的，數據以堆棧方式進出緩沖區，而不需要等待數據全部達到客戶機后才從緩沖區中被釋放出來，由于數據緩沖區中的數據是“流動”的，再加上數據的播放需要維持一個穩定的數據輸出速度，隨時都要求緩沖區有相應的數據提供給播放器，如果沒有相應的數據，則會出現內容播放過程中的暫停和畫面的條約，出現前一種情況一般是由于網絡傳輸速度跟不上數據的播放速度，而發生了數據的下溢，而后一種情況的發生是由于網絡傳輸速度過快，超過了播放的速度，而又沒有適當的傳輸控制而造成的數據上溢。
4、網絡傳輸與控制協議
多媒體業務流由于其數據量大、實時等特點，對網絡傳輸也提出相應的要求，主要表現在高帶寬、低傳輸時延、同步和高可靠性幾方面。為了保證好的QoS，必須考慮傳輸模式、協議棧和應用體系控制等問題。以下主要討論應用于流媒體實時控制和傳輸的幾種協議。
4.1 RTP/RTCP協議簇
RTP/RTCP是端對端基于組播的應用層協議。其中RTP(Realtime Transfer Protocol)用于數據傳輸，RTCP(Realtime Transfer Control Protocol)用于統計、管理和控制RTP傳輸，兩者協同工作，能夠顯著提高網絡實時數據的傳輸效率。
RTP和RTCP都定義在RFC1889中。RTP用于在單播或多播情況下傳輸實時數據，通常工作在UDP上。RTP協議核心在于其數據包格式，它提供應用于多媒體的多個域，包括VOD，VoIP，電視會議等，并且不規定負載的大小，因此能夠靈活應用于各媒體環境。但RTP協議本身不提供數據包的可靠傳送和擁塞控制，必須依靠RTCP提供這些服務。RTCP的主要功能是為應用程序提供媒體質量信息。在RTP會話期間，每個參與者周期性地彼此發送RTCP控制包，包中封裝了發送端或接收端的統計信息。包括發送包數、丟包數、包抖動等，這樣發送端可以根據這些信息改變發送速率，接收端則可以判斷包丟失等問題出在哪個網絡段。總的來說，RTCP在流媒體傳輸中的作用有：QoS管理與控制、媒體同步和附加信息傳遞。
在RTP/RTCP協議基礎上，不同的媒體類型需要不同的封裝和管理技術。目前國際上正在研究基于RTP/RTCP的媒體流化技術，包括MPEG-1/2/4的媒體流化技術。
4.2 RSVP協議
資源預留協議RSVP(Resource reSerVation Protocol)是針對IP網絡傳輸層不能保證QoS和支持多點傳輸而提出的協議。RSVP在業務流傳送前先預約一定的網絡資源，建立靜態或動態的傳輸邏輯通路。從而保證每一業務流都有足夠的“獨享”帶寬，因而能夠克服網絡的擁塞和丟包，提高QoS性能。
值得一提的是，RSVP是由接收方執行操作的協議。接收方決定預留資源的優先級，并對預留資源進行初始化和管理。在網絡節點(如路由器)上被要求預留的資源包括緩沖區和帶寬等，一般數據包通過位于網路節點上的“濾包器”使用預留資源，RSVP共有3種預留類型：無濾包器形式、固定濾包器形式和動態濾包器形式。
4.3 RTSP協議
實時流協議(Real-Time Streaming Protocol)由RealNetworks和Netscape共同提出。是工作在RTP之上的應用層協議。它的主要目標是為單播和多播提供可靠的播放性能。RTSP的主要思想是提供控制多種應用數據傳送的功能。即提供一種選擇傳送通道的方法，例如UDP、TCP、IP多播，同時提供基于RTP傳送機制的方法。RTSP控制通過單獨協議發送的流，與控制通道無關，例如，RTSP控制可通過TCP連接，而數據流通過UDP。通過建立并控制一個或幾個時間同步的連續流數據，其中可能包括控制流，RTSP能為服務器提供遠程控制。另外，由于RTSP在語法和操作上與HTTP類似，RTSP請求可由標準HTTP或MIME解析器解析，并且RTSP請求可被代理、通道與緩存處理。與HTTP相比，RTSP是雙向的，即客戶機和服務器都可以發出RTSP請求。
實現RTSP的系統必須支持通過TCP傳輸RTSP，并支持UDP。RTSP服務器的TCP和UDP缺省端口都是554。目前最新的微軟Media Services V9和RealSystem都支持RTSP協議。
5、媒體價值鏈和運營模式
寬帶流媒體業務的價值鏈至少需要包括幾個部分：應用提供商、內容開發商、業務支撐系統運營商、網絡提供商、用戶。其中，用戶最終獲得寬帶流媒體應用業務，并為之付費。應用提供商是寬帶流媒體業務的直接提供者，直接面對用戶提供業務。內容提供商是流媒體內容資源的擁有者，負責節目的制作，包括流媒體文件的生成、編碼、壓縮。業務支撐系統運營商提供一個獨立的可運營的管理和傳輸平臺，為寬帶流媒體應用提供支撐環境。網絡提供商提供基本的承載網絡。
目前，流媒體業務的運營模式還在不斷發展中，網絡運營商、應用提供商、內容提供商都在不斷尋求成熟的運營模式和合作模式。
6、結束語
流媒體技術包含了從服務器構架到網絡協議等一系列技術，目前這些技術還在不斷發展和完善中，同時各運營商也正在探索合適的商業模式。盡管如此，流媒體技術轉變了傳統互聯網限于文本和圖片的二維呆板的內容表現形式，是寬帶應用的發展方向。同時流媒體能夠廣泛應用于VOD、遠程教學、網絡廣告、交互視頻游戲等，大大拓寬服務范圍，因此各電信運營商都看好流媒體業務，并希望能夠以此帶動寬帶產業進入高速發展的時期。可以預見，流媒體業務將成為寬帶網絡上的主流信息業務。
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