運行在移動數字網絡上的移動多媒體方案

2019-11-18 19:58:21

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供稿：網友

第一部分引言

　　隨著移動通訊技術的發展以及移動數據業務和可以承載數據業務終端的普及，基于傳統話音業務的競爭已經不再是移動電信營運商關注的焦點；在移動數據平臺上運行的多種多樣的增值業務已經成為移動營運尚提升自己競爭力的制勝法寶。盡管全球股市中IT泡沫的破滅導致3G移動網絡的建設和3G業務的推出被大大推遲，電信營運商仍在積極尋求適當的解決方案；他們在追求高速移動數字網絡和降低巨大的網絡建設成本之間尋求一種折中,折中的結果是可以較好兼容2G網絡的2.5G網絡技術（CDMA1X和GPRS）近兩年在全球被率先采用，相應的在2.5G網絡上的增值業務也得到了迅猛地發展。

　　在中國，伴隨著CDMA1X和GPRS網絡的建立，基于1X和GPRS數據網絡的多種業務需求應運而生。其中包括上網業務、郵件收發業務、彩信業務、GPS業務，移動VOD業務、移動MOD業務、可視電話業務、VideoEMAIL業務。我們認為移動VOD業務和可視電話業務是最能體現CDMA1X網絡價值的業務，而移動MOD（Music On Demand）和增強型視像彩信業務（VIDEOMAIL）可以最好體現GPRS現有的特點。

　　廣州富年電子科技有限公司的核心技術人員長期致力于多媒體信息處理和電信服務軟件的研究和開發，在多媒體壓縮技術方面有豐富的經驗。通常，涉及到視頻和影象的流媒體業務只能運行在3G網絡上面；但由于最近兩年視頻壓縮技術的長足進步以及我們在這個領域不斷地研究和突破，使我們成功地在2.5G網絡上面推出了移動VOD業務和移動VideoPhone（或者VideoEmail）的移動流媒體系統解決方案。

第二部分技術背景

　　我們先簡單回顧在我們的方案中涉及到的幾個關鍵技術當前的狀況

1，２.5/3G移動數據網絡

　　目前中國聯通正在積極推廣CDMA1X網絡上可能的各種應用，可以預計，伴隨著CDMA1X數據網絡會有大批基于移動寬帶網絡的應用涌現出來。作為典型的2.5G技術，CDMA1X在網絡傳輸帶寬上有了很大的提高，中國聯通宣稱，CDMA1X網絡的峰值下載速度可以達到144Kbps；測試顯示，在信號良好的情況，CDMA1X的終端的平均下載速度可以達到40Kbps到80Kbps。另一項測試顯示，在通常情況下，CDMA1X的上載速度可以達到32Kbps，顯然CDMA1X網絡有巨大的應用潛力。

　　中國移動的GPRS網絡也已經建成，移動宣稱GPRS最高下載速度可以達到40Kbps,我們的測試顯示其平均下載速度可以達到20Kbps。移動GPRS網絡的優點在于它的覆蓋范圍廣泛，可支持的終端種類多。

　　電信營運商聲稱在將來的3G網絡中，峰值下載速度將2Mbps。業界預計中國政府將在2005年前批準至少兩個3G牌照。

　　但是比起歐美和日本、韓國等發達國家的2.5G網絡，中國的2.5G網絡還有很大的局限性。主要表現在平均傳輸帶寬低，CDMA1X的傳輸帶寬只想當于發達國家的1/2，GPRS的傳輸帶寬也只達到發達國家的1/3，且穩定性差。這種情況導致國內2.5G的數據業務單調且難以普及，國外基于2.5G網絡的增值業務的成熟模式和技術也難以直接照搬到中國的2.5G網絡上。這就為我們提供了巨大的機會和挑戰。

　　綜上所述，我們已經進入了一個移動帶寬可以初步承載多媒體業務的時代，激烈的市場競爭促使移動多媒體業務勢在必行。而中國2.5G網絡的局限性，將使移動多媒體壓縮技術和流媒體傳輸技術在移動數據業務的推廣和應用中起到更加重要的作用。

2，多媒體編碼技術

　　我們注意到，多媒體編碼技術在最近十年得到了前所未有的應用。VCD和DVD系列產品在中國得到了極大的普及就是一個具體體現。為了在同樣的網絡條件下傳輸更好質量的視音頻內容，我們需要引入更好的圖象和聲音編碼技術。我們認為當前VOD系統中廣泛采用的MPEG-2編碼標準、H.263標準和MEPG-4 SP編碼標準不能良好地運行在當前中國2.5G網絡環境中；而剛剛完成的H.264標準具備在當前中國2.5G移動網絡上被廣泛應用的潛力，其主要理由在于：

　　1）H.264的壓縮性能比MPEG-4 SP提高了3倍，比H.263++提高了2倍；在低帶寬下H.264的優勢更加明顯。比起國外移動視頻編碼（如PacketVideo公司）廣泛使用MPEG-4 SP標準，我們的H.264編碼器輸出的壓縮圖象在同等質量下帶寬要求減少一倍多，這樣我們的視頻流在中國的移動網絡上運行的流暢和清晰程度要遠遠優于國外目前的解決方案。

　　2）H.264在編碼中引入了抗誤碼的功能，最適合有噪聲的無線傳輸環境。

　　3）在語音編碼方面，G.722.2作為第一個可運行在移動環境上的寬帶音頻編碼標準，其聲音質量比GSM和傳統的CDMA有了顯著的提高，而所需要的帶寬基本沒有變化。G.722.1作為第一個ITU的寬頻音頻壓縮標準，在同等速率下，壓縮性能比MP3有了顯著的提高。

　　綜合考慮中國2.5G的網絡狀況和H.264以及G.722的編碼性能，我們認為現在是推廣基于H.264技術的移動VOD業務和移動可視電話業務的最好時機。

3，終端處理技術

　　我們知道，多媒體業務對終端的要求比傳統業務對終端的要求高。在移動的環境，由于功率消耗的限制，這個矛盾更加突出。然而，最近幾年芯片生產廠商在低功耗、高性能處理器方面取得了十分顯著的進步。Intel推出了高主頻、帶Wireless MMX增強的移動CPU Xscale系列產品。而基于Xscale和基于Microsoft WinCE系列操作系統的PDA和手機越來越多。TI的OMAP CPU也顯示了在移動領域的強大處理能力。今年國內將有五到七家手機廠商推出采用上述CPU和操作系統的PDA或者SmartPhone。

　　另外，傳統的手機廠商象Nokia新推出的手機也開始采用功能更強的處理器和擁有更大的內存，可上網和支持彩信業務已經成為主流手機機型的基本配置。

　　因此，正在成為主流的智能多媒體移動終端已可以支持我們將要開展的移動VOD和移動可視電話業務。

第三部分業務描述

　　根據中國2.5網絡的特點，結合我們自身的技術和系統解決方案的優勢，我們針對CDMA1X網絡推出了移動VOD，增強型移動視頻郵件、移動可視電話的系統解決方案。在GPRS網絡上則推出了移動音頻點播業務，移動視頻郵件業務。下面我們對這些業務做具體描述。

一、移動VOD方案

１，業務描述
　　移動VOD業務的基本業務流程為：
　　1）終端瀏覽節目目錄，
　　2）選擇需要點播的內容，節目目錄包括實時節目流（如電視新聞）和非實時節目流（如電影）。
　　3）終端將選擇好的節目編號發送到服務器提出點播請求，點播請求還可選擇播放模式，然后終端等待接受節目流。
　　4）服務器在接到點播請求號，從視頻數據庫或者實時節目源中獲取需要傳輸的節目數據流，送到緩存中，然后向終端傳輸節目內容。
　　5）終端接收并實時解碼和播放節目內容，需要時可保存在終端上。
　　移動VOD系統可以滿足移動用戶了解即時視頻新聞，了解最新娛樂信息的需要。

2，系統結構
　　整個系統的結構如下圖所示

　　其中各個功能模塊的描述如下：

１）終端系統
　　在終端上安裝的軟件可瀏覽并選擇節目源，可實時接受服務器的流媒體，并實時地解壓縮視音頻數據流以及在終端上顯示和播放出來。
２）VOD目錄服務器
　　負責響應用戶的登錄請求，查詢節目在數據庫的位置，將終端信息，節目位置告知流服務器，并做必要的統計。
３）流服務器
　　流服務器負責并發地向終端傳輸節目內容，必要時在斷點處重新傳輸。
４）視頻數據庫
　　用于存放已經在制作好的節目。
５）實時視頻服務器
　　實時編碼視頻和音頻節目
６）計費服務器
　　可根據播放時間，流量，時間段，次數采用不同的計費模式做統計。

3，技術指標　　
　　１）并發用戶數量：同時并發用戶量30,000個，注冊用戶量500,000個。
　　２）響應速度：小于5秒鐘
　　３）數據傳輸帶寬：在CDMA1X上每路48Kbpss到100Kbps，在GPRS上每路16Kbps到32Kbps。
　　４）最大節目長度：小于60分鐘
　　５）視頻質量：圖象大小QCIF，幀率從5幀到15幀
　　６）音頻質量：音頻質量優于當前CDMA音頻質量，在同等帶寬上品質超過MP3。

4，運行平臺
　　１）支持的終端：筆記本，PDA（ipAQ，ET180），SmartPhone，Nokia 7650, Nokia 3650。支持基于Xscale為CPU的移動終端，基于OMAP的移動終端。
　　２），支持的操作系統：支持Pocket PC 2002、2003，支持Symbian，支持SmartPhone.
　　３）網絡平臺：CDMA1X，GPRS，寬帶網絡。

5，相關標準
　　１）傳輸協議
　　RTP實時媒體傳輸(IETF RFC 2190)
　　RTSP實時流傳輸(IETF RFC 2326)
　　RTCP實時媒體傳輸控制(IETF RFC 1889)
　　SDP會話描述(IETF RFC 2327)
　　2）視頻編碼：H.264標準
　　3）音頻編碼：G.722.1標準，G.722.2標準　　

二、移動視頻郵件方案

　　１，移動VideoEmail的基本業務流程：
　　１）開始錄制視頻和音頻片段，編碼視頻和音頻內容，
　　２）終端向服務器發出發送EMAIL的請求
３）終端同時緩存和發送視頻和音頻內容的郵件到服務器。
４）服務器保存EMAIL。
５）服務器將EMAIL通過Internet發到目的地。

２，主要技術指標：視頻大小為QCIF，視頻幀率在每秒5到15幀，音頻質量不低于電話質量。

三、移動可視電話方案

1，業務描述

移動VideoPhone的基本業務流程為：
1）主叫終端發出呼叫請求。
2）服務器響應請求，服務器呼叫被叫終端。建立主叫和被叫終端的連接。
3）主叫終端實時編碼視頻和音頻數據流并傳輸給被叫終端。
4）被叫終端解碼數據流。同時被叫終端編碼視頻和音頻數據流并傳輸給主
叫終端，主叫中斷解碼視頻和音頻數據流。
5）任何一端申請終止通話。服務器終端會話。

2，示意圖

　　一個跨各種網絡和終端的可視電話系統圖如下：

系統：
　　1）包括筆記本、PC計算機、PDA、手機各種終端
　　2）可以跨寬帶和CDMA1X移動網進行交互可視通訊。

3，技術指標.
1）并發用戶數量：同時并發用戶量50,000個
2）響應速度：小于5秒鐘
3）數據傳輸帶寬：每路32Kbps-64Kbps
4）視頻音頻質量：圖象大小QCIF，幀率3到15幀，音頻質量優于當前CDMA音頻質量

3,相關標準
　　 1）傳輸協議
　　RTP實時媒體傳輸(IETF RFC 2190)
　　RTSP實時流傳輸(IETF RFC 2326)
　　RTCP實時媒體傳輸控制(IETF RFC 1889)
　　SDP會話描述(IETF RFC 2327)
2）視頻編碼：H.264標準
3）音頻編碼：G.722.2標準　　

三、為中國移動GPRS定制的業務

　　我們為GPRS定制了兩種業務。
1，音樂在線業務(Mobile Music On Demand)
　　終端可以快速查詢想要點播的音樂，然后終端選定點播的節目，服務器認證后即可在線播放。也可以按照用戶設定的模式連續在線播放。其聲音的品質相當于AM廣播。

2， MTV下載業務
　　采用了H.264和G.722.1編碼技術處理的數據流大小是同類其他系統編碼輸出的1/3到1/2，可以為用戶節約一倍的傳輸時間和流量收費。

3， VideoEmail
　　可將一個15秒左右的視音頻片段通過GPRS上傳到指定的EMAIL信箱或安裝有我們的客戶端軟件的移動裝置中。其支持的終端包括現有可支持彩信業務的移動終端。

第四部分結束語

　　我們的目標是將最新的視頻和音頻編解碼技術和流服務器技術應用于包括有線寬帶和移動數據網絡中。使寬帶互聯網中與視頻和音頻有關的成功業務模式延伸到移動網絡上來，并充分發揮移動網絡方便靈活的特點。相信我們開發的業務模式和可運營的系統平臺將為移動營運商、增值業務提供商、和移動最終用戶創造出新的服務價值。

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