2.5G移動網絡的流媒體技術發展分析

　　一、現狀分析

　　在手機增值業務市場，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媒體的特點，但傳輸的主要是靜態為主的圖像和文字內容，影響了其媒體作用的充分發揮。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，既發揮短信方便、快捷的優點，又可以彌補短信形式單調的不足，真正使移動用戶"振聾發聵"，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心的話題。

　　流媒體（StreamingMedia）的出現改變了這種狀況。它不需要下載整個文件就可以在向播放器傳輸的過程中一邊下載一邊播放，實現了在網上點播或觀看電影、電視的夢想。現在，以"流"的形式進行數字媒體的傳送，使人們一定的帶寬環境下就可以在線欣賞到連續不斷的高品質音頻和視頻節目。在互聯網大發展的時代，流媒體技術的產生和發展必然會給我們的日常生活和工作帶來深遠的影響。專家預言，流媒體將成為未來因特網上應用的主流，實現溝通和傳播的多向性使傳播不再受時間和空間的限制。

　　移動流媒體業務的開展給移動增值服務帶來了新的希望，但在移動流媒體業務的發展過程中，存在如下問題：

　　·無線網絡帶寬窄，干擾嚴重

　　CDMA1X與GPRS分別作為當前中國聯通與中國移動的主流2.5G無線網絡技術，網絡傳輸帶寬較之以前有了很大的提高,但仍然十分有限。CDMA1X在理論峰值情況下下載傳輸速率達到144kbps，但實際情況下，穩定的傳輸速率通常在70kbps左右。GRPS在理論上可以達到115kbps，但實際情況下，穩定的傳輸速率通常在20kbps左右。并且隨著使用用戶的增加，網絡的性能將會進一步下降。

　　另外無線網絡的干擾嚴重，導致網絡傳輸的誤碼的可能性大大增加。

　　·移動終端處理能力低，內存容量小

　　雖然目前國內市場上基于ARM9或是與此同等能力的芯片的高端手機已經越來越多，但由于手機中低端用戶基數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。

　　目前移動終端的內存容量通常也比較有限。市場上主流的BREW手機預留給應用程序的動態內存通常在700KB左右；基于J2ME的手機預留給應用程序的動態分配的內存通常在64KB或128KB；基于Symbian/Linux/WindowsMobile等高端手機預留給應用程序的動態分配的內存在1-4MB左右。

　　·終端系統平臺、LCD多樣化

　　相對于PC的平臺而言，移動終端的系統平臺多樣化更加明顯，常見的系統平臺有Symbian、Linux、WindowsMobile、PalmOS以及一些私有平臺。移動終端系統多樣化在很長的一段時間內將會繼續存在。為了提供一個統一的手機應用程序運行環境，J2ME與BREW應運而生。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，使得實現適應多種移動終端的應用程序難度非常大。

　　二、編解碼技術

　　目前常用的視頻編解碼的標準是MPEG4與H.264。這兩種視頻標準在圖像模型中采用的是基于DCT的編解碼技術。這種編解碼技術采用基于8*8或4*4的塊狀編碼，采用64種基本函數(basisfunction，如圖一)進行描述。非常遺憾的是，在低速率傳輸環境下，基于DCT的編解碼技術的編碼的圖形在解碼之后會導致非常明顯的失真與塊狀邊緣效應，而且效率低下。

　　基于DCT的編解碼技術存在如下的問題：

　　·需要較高的處理能力。由于基礎DCT的編解碼技術的塊狀邊緣效應，所以MPEG4與H.264都會采用糾正模型(VerificationModel)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；

　　·不適合低比特網絡傳輸。因為會導致非常明顯的塊狀邊緣效應，因此難于在無線網絡中進行實時的流傳輸。

　　地杰的編解碼技術采用獨特的MatchingPursuits算法，使用超過50,000的基本函數(basisfunction，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、高噪聲的無線網絡環境、較低的移動終端LCD分辨率下表現高質量的視頻。具體表現在下面幾個方面：

　　·需要較小的處理能力。在解碼過程中運算簡單。

　　·適合于低比特、高噪聲的無線網絡傳輸，有效利用帶寬，根據網絡狀態進行適應實現實時流傳播；（見圖三，圖四）

　　·適合低LCD分辨率的移動終端的流媒體傳輸。

　　·效率高（見表1）

　　DG與WindowsMedia8的對比：

　　DG與RealMedia的對比：

　　三．解決方案示例

　　針對2.5G移動網絡、移動終端的特點，地杰采用獨特的、高效率的數字編解碼技術，針對無線領域，分別為終端用戶、服務提高商、內容提供商提供流媒體播放器、流媒體運營服務器、編碼器與流媒體制作工具等多種產品，從而形成一個完整的全面的基于2.5G的移動網絡流媒體解決方案。

　　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、播放三個部分。其中生成主要是流媒體內容的編碼，包括在線編碼器與離線編碼器。管理與分發主要完成流媒體內容的管理、計費與認證、流媒體服務器、業務門戶等部分。播放是指終端用戶進行流媒體的欣賞。

　　 2、播放器

　　地杰流媒體播放器支持三種播放模式：

　　·下載播放(DownloadandPlayback)

　　播放器與內容打包下載

　　·流式點播(OnDemandStreaming)

　　·實時在線播放(LiveCameraStreaming)

　　地杰流媒體播放器可以被應用于任何具有java功能的彩屏手機上，手機的技術參數不同，播放器的表現不同。已經移植到Symbian、WindowsMobile、Linux、J2ME、BREW等主流的開放手機平臺，目前經過測試的手機達三十多款，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：

　　·核心引擎大小：

　　Symbian、Linux、WindowsMobile30kB

　　J2ME10KB

　　BREW30KB

　　·CPU要求：>10MIPS

　　·RAM：

　　Symbian、Linux、WindowsMobile150KB

　　J2ME15-20KB

　　BREW150KB

　　·播放器大小：

　　Symbian、Linux、WindowsMobile90KB

　　J2ME30-45KB

　　BREW40KB

　　·適用網絡帶寬：>10kbs

　　·支持視頻：mpb

　　·支持音頻：ott/amr/midi/qcelp等

　　·內置DRM

　　3、流媒體應用服務器

　　地杰流媒體應用服務器，基于HTTP協議，能夠運行于所有的基于HTTP的WEB服務器下，所以構建應用開銷低，另外基于簡單的HTTP協議，占用帶寬低，這在2.5G移動網絡有限帶寬的情況下，優點非常明顯。

　　我們認為，在現有移動網絡和終端情況下，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分鐘的節目。基于以上的理念，在技術實現上我們認為，傳統的基于寬帶有線網絡的流媒體技術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3-5分鐘的節目這些功能很少被用到。我們把這些資源節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量，提高播放器的處理能力等等。因此在通信協議上我們選擇了在窄帶移動無線網絡中更簡單更實用HTTP協議。

　　流媒體應用服務器具有如下的特性：

　　·基于HTTP協議，運行于任何基于HTTP的WEB服務器

　　·提供兼容RTP/RTSP協議的流式傳輸功能

　　·文件下載與流式播放

　　·模塊化設計，易于擴展

　　·支持DRM

　　·計費接口

　　4、編碼器與內容制作工具

　　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務。編碼器操作簡單，界面友好，大大提高了內容制作人員的制作效率，減少內容制作的成本。

　　5、產品內容管理系統

　　地杰在增值業務積累了豐富的經驗，通過大量的實際的需求分析，形成了產品內容管理系統。

　　產品內容管理系統包括產品管理與內容管理。其中管理包括產品定義、產品屬性管理、產品生命周期管理等；內容管理包括上傳（單獨或批量上傳）、內容屬性管理、內容分發等功能。

　　總結：地杰基于2.5G的移動網絡特性，為2.5G移動網絡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、播放器性能優越、完整的商用產品解決方案。

　　四、小結

　　中國是一個國土面積非常大的國家，在目前主要還是2.5G的網絡情況下，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，國內的移動網絡會是2.5G和3G并存。

　　那么2.5G的情況下，流媒體技術或者視頻技術應用的瓶頸究竟是什么呢？

　　首先是網絡目前的帶寬，帶寬較窄造成網絡承載能力非常有限；第二，用戶沒有養成消費視頻的習慣，另一方面，由于流量的資費標準比較高，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品，售價較高，對于絕大部分用戶，很難去享受這樣的服務，而即使用戶的手機支持，也不一定會去使用視頻業務；最后，對于服務提供商而言，流媒體業務或者視頻業務相對于其它業務來說，技術上復雜得多，即使有大量手機終端支持，網絡情況也得到改善，可是由于服務器的設備非常昂貴，進入的門檻也會非常高。

　　在日本，增值業務發展這么快，是和眾多的運營商、服務提供商、內容提供商等等產業鏈相關廠商的努力分不開的，也只有這樣，市場才能更好的發展。一項業務的開拓，需要產業鏈的各方都行動起來，我們將會為此做出自己的努力。