移动多媒体技术

移动多媒体技术（精选10篇）

移动多媒体技术 篇1

摘要：本文对移动多媒体广播技术在移动学习当中的实际应用进行详细分析, 从移动多媒体广播技术的含义、发展历史及核心技术入手, 对其在移动学习当中的应用优势进行深入研究, 以期推动移动多媒体广播技术的发展。

关键词：移动多媒体,广播技术,移动学习

现如今, 我国的社会经济不断快速发展, 各行各业的发展速度都随之加快, 特别是无线移动技术、蓝牙以及无线应用协议等技术现在已经越来越成熟。移动通信技术及计算机技术之间的有效融合, 不仅能给人们提供方便快捷的生活方式, 而且能从根本上推动我国移动多媒体广播技术的整体发展水平。在这种形势下, 移动学习的概念逐渐产生, 并成为当前远程教育研究的热点问题之一, 与电视、广播或者是报纸、互联网相比, 移动多媒体广播技术的最大优势是移动接收。移动学习与移动多媒体广播之间有共同点, 两者最大的共性就是移动性, 在这个基础上, 将多媒体广播技术与移动学习进行有效结合。这样不仅促使远程教育的形式更加丰富、更加多样, 而且能够有效提升教学质量, 保证教学结果的有效性。

1 移动多媒体广播技术

移动多媒体广播技术在实际操作过程中, 利用的是“天地一体”的技术体系, 其自身具有非常多的优势和特点, 如成本低廉、信号覆盖速度快等。移动多媒体广播技术系统主要由其自身的卫星系统、S波段网络及地面协同覆盖网络之间相互结合和作用, 实现移动多媒体广播信号的整体覆盖。在整个过程中, S波段广播信道主要是应用在多媒体信号的直接广播当中, 而增补分发信道则是利用其来进行地面增补网, 对卫星覆盖阴影区信号转发覆盖, 从而保证信号的有效传输和应用。

移动多媒体广播系统音频、视频业务主要包括电视广播业务和声音广播业务这两个方面。移动多媒体广播系统的信源视频、音频压缩编码标准需要按照国家规定标准来进行选择。在电视广播业务当中, 视频的压缩编码一般情况下会利用AVS标准、H.263标准;而在声音广播业务当中, 对于音频的压缩编码主要是利用DRA标准[1]。在移动多媒体广播系统的实际操作过程中, 需要按照规定流程及标准来进行使用, 从根本上保证技术的规范化和标准化。

2 移动多媒体广播技术在移动学习中的实际应用

现如今, 在信息技术的大力发展和应用下, 我国已经全面进入信息化社会, 在这种形势下, 教育现代化的步伐也逐渐加快起来, 信息技术在教育行业当中的应用也越来越广泛。教育信息化不仅能从根本上有效解决传统教育技术中的一些弊端, 而且能促进教育的长期稳定发展。现如今, 个人电脑及有线网络的应用越来越普及, 蓝牙技术、WAP技术、GPRS系统等的开发和应用, 不仅能够给现代人提供方便快捷的生活方式, 而且能够逐渐普及移动学习。在这种形势下, 无线通信技术和移动计算设备的移动学习逐渐被普及和认可, 从数字化学习到移动学习的趋势已经越来越明显, 移动学习现如今已经受到人们的广泛重视。移动学习主要是指利用一些移动通信设备或者是携带一些便捷式电子设备来进行学习辅助, 在学习的基础上结合移动技术, 成为一种全新的远程教育[2]。这样不仅能够为学习者提供良好方便的学习环境, 而且能够为学习者提供快捷灵活的学习方式。

作为现代远程教育发展新概念、新方向的移动学习, 不仅能够为教师、学生、社会各界的学习者提供良好的教学环境, 而且能够保证教学环境不会受到空间、时间的局限性, 能够从真正意义上实现移动教学。移动多媒体广播技术系统主要是针对我国传输环境复杂、用户数量多、用户需求多样化等的特点。这一系统的应用, 不仅能够降低成本投入, 而且能够保证多媒体广播信号的整体覆盖速度。多媒体广播技术系统通过广播的方式来进行信号的传播, 不仅不会受到传播速度和收视人数的影响, 而且不会因为人数增多而产生拥堵现象, 从而导致信号收视画面不够畅通。在移动学习当中, 将移动多媒体广播技术这一特点与其进行有效融合, 不仅能有效扩大信号范围覆盖面, 而且能有效解决因收视人数多而导致的教学效果下降等。这样能够保证移动多媒体广播技术与移动学习之间有效结合, 保证两者的相互作用和相互协调, 为移动学习的实际开展提供切实有效的帮助和支持。

3 结语

当前, 我国已经全面进入信息化时代, 在信息技术的影响下, 现代远程教育的概念和应用越来越受到人们的广泛重视。移动学习作为远程教育发展过程中非常重要的一个阶段和部分, 不仅对远程教育的日后发展有非常重要的现实意义, 而且对移动多媒体广播技术的发展也有非常重要的含义。将移动多媒体广播技术与移动学习进行有效融合, 是当前远程教育开展实施的重点项目之一, 需要给予更多的关注和重视, 以促进移动学习的整体发展。

参考文献

[1]解伟.移动多媒体广播 (CMMB) 技术与发展[J].电视技术, 2010 (4) .

[2]陈智.基于CMMB标准的移动多媒体广播接收与播放系统开发[D].厦门:厦门大学, 2011.

移动多媒体技术 篇2

【关键词】移动流媒体；3G；流式传输；带宽

一、前言

目前，网络已经深入到了人们的日常生活当中，在工作、学习、休闲等方面起到了重要的作用，与前些年相比网络上的信息类型也日趋多样，多媒体信息的比重大大增加，信息的体积也比单纯的文本信息庞大得多。为了传输这些庞大的多媒体信息，许多新技术应运而生，流媒体技术就是最为突出的一种。

近几年，流媒体技术和流媒体业务在国内的发展正在逐步走向成熟，竞争非常激烈。中国移动、中国联通等国内移动运营商都在不同程度上推出了视频点播、视频直播、在线音乐等流媒体业务。而2008年北京奥运会的召开，奥运赛况在手机上的实时播报，使得流媒体业务正式进入大众的视线，业界也迎来了流媒体迅猛发展的春天。

二、流媒体的出现和发展

流媒体技术是网络音、视频技术和移动通信技术发展到一定阶段的产物，它是融合很多网络技术后产生的新技术。主要特点是以流的形式在Internet/Intranet上进行多媒体数据传输。连续的影像和声音信息经过压缩处理后通过网络传输，并在客户端播放缓存区中已经收到的信息且将播放过的数据丢弃；同时，多媒体数据的剩余部分将持续不断地从服务器传送到客户端，从而形成稳定的、连续的传输流和回放流，不仅使启动延时呈十倍、百倍地缩短，而且也不需要太大的缓存容量，避免了用户必须等待整个文件全部从网上下载完成后才能观看的缺点，最终使得人们在低带宽的环境下也能获得高质量的视频信息。随着移动通信技术的发展，流媒体技术有了新的应用舞台——3G，3G是英文3rd Generation的缩写，指的是第三代移动通信技术，将流媒体技术引入移动增值业务，已经成为目前全球范围内移动业务研究的热点之一。因此，随着3G的发展和完善，移动终端的功能不断增强，信息内容的丰富，各种无线应用极大的丰富了我们的日常工作和生活，移动流媒体业务开始成为移动增值业务的一个新热点，它开创了无线通信与互联网、视频融合的新时代。

三、移动流媒体业务及其应用

在业务表现方式上，移动流媒体可提供流媒体点播、直播和下载播放三种业务形式。

1.流媒体点播业务

随着计算机技术的发展，流媒体技术越来越广泛地应用于视频点播系统。现在，很多大型的新闻娱乐媒体，如央视和一些地方台，都在互联网上提供了基于流媒体技术的点播业务。

在这种业务中，内容提供商将预先通过压缩编码制作好的多媒体内容存放在服务器上，然后对多媒体信息的内容进行描述，用户根据自己的兴趣，进行点播。国内主流的视频网站如奇艺、优酷、土豆等等，均提供这种业务。对于手机用户来说，运营商联合唱片公司，发布每星期的Pop Music排行榜，用户在试听歌曲片段后，通过手机支付小额费用，就可以下载自己喜欢的音乐作为彩铃，相当于运营商开唱片店。除此之外，用户还可以通过手机移动网络，观看电影精彩片段、MTV等等。

2.流媒体直播业务

是指内容提供商将实时信号编码并压缩成相应的媒体格式，通过流媒体服务器发送到用户的终端播放器上播放。北京奥运会期间，开通了“手机电视”的移动用户，可以通过手机，同步观看正在进行的赛事，与场内的观众实时共享比赛带来的快乐和精彩。尤其是对于那些对NBA赛事痴迷的球迷来说，能够不错过每一场赛事的实况转播是他们梦寐以求的。对于运营商来说，相当于运营商开电视台进行实况直播，同样使他们赚足了噱头。

除了视频直播外，直播业务还包括远程监控。它通过摄像头或其它影像设备，将拍摄到的视频信息通过服务器传送到客户端，并在客户端播放。这种方式最主要的应用是视频会议和各种监控，比如家庭防盗系统的监控、道路监控等等。各种类型的监控，被警方称之为“天眼”，在各种信息犯罪高发的今天，为公安部门破案起到了越来越重要的作用。

3.下载播放

顾名思义，这种方式先将信息下载到手机上，然后再进行播放。该方式的优点是对网络要求不高，从而可以在一定程度上弥补当今无线网络与有线相比速度较慢的问题。

四、流媒体业务发展制约因素及其解决办法

虽然移动流媒体业务拥有良好的发展前景，但国内手机电视等移动流媒体业务尚处于概念宣传期和业务导入期，离规模化商用还有较大的距离。业界人士认为，当前移动流媒体业务发展面临网络技术、用户终端和服务提供商等诸多方面的障碍，而这些障碍需要随着网络的演进，由产业链各方共同来解决。

1.从网络技术角度看，手机电视等移动流媒体业务对网络带宽要求比较高。如果网络宽带得不到合理的应用和分配，那么流媒体内容在传输到用户端时会产生延时或画面抖动，造成传输速率和画面质量下降。尤其是在移动通信系统中，必须使流媒体系统能实时适应网络带宽的变化，保证用户在观看的过程中不会因为网络原因产生中断。同时，随着基站和终端的位置、方向的变化，无线传输信道中数据包的接收误码率比有线信道要高出好几个数量级，为了尽可能减少误码对视频质量的影响，需要提高信道的容错能力。由于网络技术所限，移动流媒体的图像和声音效果还不尽如人意，用户能够使用的流媒体业务种类还很有限。当然，随着计算机技术和通信技术的发展，网络带宽会逐步增加，流媒体的传输会更加稳定。

2.从用户终端角度看，移动用户数量庞大，用户终端种类繁多，且他们之间的差异很大。这些差异造成了同一节目在不同终端上回放效果不一样，甚至在某些终端无法回放。因此，流媒体服务器必须与终端设备交互，通过制定统一的标准，把差异降到最低。同时，手机制造商还应尽可能地降低流媒体手机的成本，使得它们能像普通手机一样，走进老百姓的生活，而不是成为高端用户和手机发烧友的专属，这样，才更有利于移动流媒体技术的发展。

3.从服务提供商的角度看，其一，目前的流媒体企业技术水平良莠不齐，商业模式不成熟，运行模式单一，不能有效的满足市场的变化。其二，资费问题突出。针对这种情况，服务商应该采用更加合理的计费方式，尽量满足用户需求。其三，内容的版权管理问题。随着版权意识的增强，为了确保内容提供商的利益，要求终端用户下载的节目内容无法进行录制或着转发。

此外，从国内的情况来看，移动运营商提供手机电视等移动流媒体服务还面临着行业监管政策的制约。政府部门应该对宽带流媒体市场进行规划，制定相关的法律、法规，并对宽带内容进行监督、管理，建立完善的流媒体产业生态价值链，从国家政策上引导、支持移动流媒体业务的发展。

五、结束语

总之，随着技术进步和市场的不断成熟，移动流媒体技术会随着需求的变化不断创新发展，新的技术和业务会随之不断出现。我们完全有理由相信，手机电视等移动流媒体业务将成为未来移动运营商新的市场增长点。

参考文献

[1]党子奇.互联网时代我国流媒体技术的发展[J].网络财富,2008,4．

[2]章东轶.流媒体技术大全[M].北京中国青年出版社,2001．

[3]李必云,石俊萍.移动流媒体技术在视频传输中的应用[J].计算机时代,2010,5．

[4]李彩凤,严冰.移动流媒体技术及其发展现状[J].中国传媒大学学报,2008,6．

作者简介：赵华波（1983—），女，湖北十堰人，硕士，讲师，现供职于浙江越秀外国语学院，研究方向：模式识别。

移动多媒体技术 篇3

数字化是一场全世界范围的新技术革命,是广播电视发展的必然趋势,随着数字广播电视技术的发展,互联网技术和多媒体技术应用的不断创新,如何将电视广播和移动通信技术与两者的业务更加紧密的结合在一起,已经成为目前发展最快、最令人瞩目的领域,这意味着人们可以通过广播电视覆盖网开展移动多媒体广播业务。

作为信息传播的一种新媒体形式,移动多媒体广播的最大优势就是支持移动接收。在信号覆盖范围内,针对多种类型的移动终端,国际各标准组织或公司都相继提出了系统方案,例如DVB-H,Media FLO等。我国于2006年提出了具有自主知识产权的中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting,CMMB)系统,能够支持诸如手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本式计算机等小尺寸、小屏幕、移动便携的多种终端,实现随时随地提供广播影视节目和信息服务,满足当代社会“信息无处不在”的需求。下面,笔者将就CMMB的系统架构、技术特点、产业化发展等多方面进行阐述。

2 系统架构

针对我国幅员辽阔及东部地区城市密集、用户众多、业务需求多样化的国情,CMMB充分吸收国内外成熟技术和先进经验,采用“天地一体、星网结合”的技术体系,实现了全程全网的无缝覆盖。

CMMB系统主要由CMMB卫星、S波段网络和地面协同覆盖网络实现移动多媒体广播信号覆盖。其中S波段广播信道用于多媒体信号的直接广播,上行采用Ku波段,下行采用S波段。增补分发信道采用S波段地面增补网,对卫星覆盖阴影区信号转发覆盖,上行、下行均采用Ku波段。为使城市人口密集区域有效覆盖移动多媒体广播信号,CMMB系统采用U波段地面无线发射点构建城市U波段地面覆盖网络。同时,在实现广播方式开展移动多媒体业务的基础上,利用地面双向网络逐步开展双向交互业务,如图1所示。

由图1可以看出,最终覆盖到终端的信号包括S波段和U波段两个网络,其中,S波段网络利用CMMB卫星和地面增补网络协同覆盖,主要用于中央节目的全国广播。具体过程为:

1)首先,中央节目播出平台将播出节目经CMMB复用后分别处理为Ku广播信号和Ku增补分发信号两种,前者采用OFDM方式调制,后者采用TDM方式调制,卫星上行站使用Ku波段频率将两者同时传送至CMMB卫星。

2)CMMB卫星对接收到的Ku广播信号转换为S波段广播信号进行放大广播。对Ku增补分发信号依然采用Ku波段频率放大广播,两者的调制方式不变。

3)城市中的高大建筑群、地铁、隧道都容易形成屏蔽区域,使用地面增补网络可对无法直接接收卫星S波段广播信号的屏蔽区域进行覆盖,保证业务信号接收的连续性。地面增补网络由S波段直放站和Ku-S转发站组成,其中S直放站接收从CMMB卫星的S波段信号直接放大后广播;Ku-S转发站接收CMMB卫星广播的增补分发信号,首先进行TDM解调,然后重新调制为OFDM信号,放大后使用S波段发射。

图1中的U波段网络可对城市人口密集区域进行移动多媒体广播信号覆盖,主要用于中央节目和地方节目广播。具体过程为:

1)首先,中央节目播出平台将节目内容直接利用Ku波段内容分发信号向地方节目播出平台传送。

2)地方节目播出平台接收Ku内容分发信号,获取中央节目内容,同时整合本地节目内容。所有节目经CMMB复用后通过光纤传送给U波段发射机。在发射机端使用激励器进行信道编码和调制后,使用U波段广播。多个地面U波段发射点可组成单频网,从而形成U地面广播网络,从而对终端用户实现无缝覆盖。

3)本地其他相关信息业务,如电子业务指南、紧急广播、数据广播等均在地方节目平台中进行制作播出。

图1中的回传通道利用移动通信网络、互联网等构成,终端通过回传通道向中央、地方两级节目播出平台发送信息,从而实现交互业务。

因此,CMMB系统中既有卫星网络的大面积覆盖,又有地面网络的协同覆盖,适合在全国范围内实现多城市、跨地区的业务开展,特别是实现了对地面和空间区域的立体覆盖,能够非常方便地支持全国漫游,让用户真正体验到随时随地收看电视节目的乐趣。

3 技术标准

事实上,与先前的国家地面数字电视等标准不同,CMMB并不是简单地提供一个信道层面的传输标准。为了切实有效地支撑移动多媒体广播业务,CMMB依托的技术核心是一个非常完备的技术支撑体系,它包括技术标准、技术规范/要求、实施指南、系统白皮书、设备技术规范、设备测试规范等。

目前已经正式颁布的5个CMMB国家行业标准涉及信道、复用、电子业务指南、紧急广播和数据广播。依托这5个基础标准协议,能够为用户提供音视频广播以及各类信息业务,其协议栈如图2所示。

1)GY/T 220.1-2006《移动多媒体广播第1部分广播信道帧结构、信道编码和调制》

该标准于2006年颁布,主要定义了在30~3 000 MHz频率范围内,移动多媒体广播系统广播信道物理层各功能模块,给出了移动多媒体广播信道物理层传输信号的帧结构、信道编码、调制技术以及传输指示信息。

广播信道物理层以物理层逻辑信道的形式,向上层业务提供传输速率可配置的传输通道,同时提供一路或多路独立的广播信道。物理层逻辑信道支持多种编码和调制方式,可满足不同业务、不同传输环境对信号质量的要求。标准定义的广播信道物理层支持单频网和多频网两种组网模式,可根据应用业务的特性和组网环境选择不同的传输模式和参数。物理层支持多业务的混合模式,达到业务特性与传输模式的匹配,实现业务运营的灵活性和经济性。

物理层功能框图如图3所示。对于输入的数据流,系统的外编码和外交织分别采用RS编码和字节交织,内码采用1/2,3/4码率的LDPC编码,内交织采用比特交织。数据流经星座映射、符号成形后,采用复伪随机序列进行扰码,针对使用的不同系统带宽,OFDM可选取4K-OFDM(8 MHz),1K-OFDM(2 MHz)两种方式进行调制。

CMMB信道标准采用基于时隙的物理帧结构进行设计,每个CMMB传输帧长度为1 s,划分为40个时隙,每个时隙具有相同的结构,包括信标和53个OFDM符号。在开展业务时,每个广播业务可占用一个或多个时隙,终端可以只激活当前业务使用的时隙,从而实现节电设计。表1给出了CMMB物理层可使用的参数配置方式。

与目前已有的手机电视标准相比,如DVB-H,Media FLO等,CMMB信道标准毫不逊色,见表2。并且,由于采用了先进的LDPC编码等技术,CMMB性能指标都达到或超过了其他同类标准,具有国际领先水平。

2)GY/T 220.2-2006《移动多媒体广播第2部分复用》

该标准于2006年颁布,CMMB复用作为数据链路层协议,与下层的物理层紧密结合,同时对其之上的高层协议具有良好的支持特性。它完全匹配广播信道传输技术的时隙结构,可支持终端的省电模式,并且具有很好的应用灵活性和可扩展性,可以承载多种音视频码流,支持灵活的数据业务,通过将关键的业务辅助信息和信道调度控制信息放置在专用的高保护率信道中传输,很好地适应了无线传输恶劣环境,具有很强的容错特性。

组成CMMB复用协议的单元包括复用帧、复用子帧、视频段、音频段和数据段,它们的层次关系如图4所示。每个物理传输的广播信道帧由复用帧构成,多个复用子帧或者控制信息表组成复用帧,复用子帧包括音频、视频和数据段。

在一个CMMB广播信道帧中最多有40个复用帧,根据其承载的内容不同,可分为两种类型的复用帧。其中,第一个复用帧(帧标识为0)为控制帧,其他复用帧为业务帧。控制帧的净荷为各类控制信息表,包括网络信息表、持续业务复用配置表、持续业务配置表、短时间业务复用配置表、短时间业务配置表、ESG基本描述表和紧急广播,为终端提供各种相应的控制信息。业务帧的净荷为一个或多个复用子帧(最多15个),每个复用子帧承载视音频或数据信息,即每个复用子帧是一种业务应用。同一业务的音频基本流、视频基本流和数据流封装在同一复用子帧中,业务复用帧就是多个业务的集合。

3)GY/T 220.3-2007《移动多媒体广播第3部分电子业务指南》

电子业务指南(Electric Service Guide,ESG)是移动多媒体广播的业务导航系统,主要用来描述提供给用户的所有业务信息。用户可通过ESG获得移动多媒体广播业务的节目名称、播放时间和内容梗概等信息,实现节目的快速检索和访问。在移动多媒体广播系统中,ESG由基本描述信息、数据信息和节目提示信息构成(见图5)。

基本描述信息描述了数据信息在ESG业务的分配情况、更新状态等,在控制逻辑信道中传输,即在复用控制帧中进行传输。

数据信息采用XML方式表示,主要描述了与移动多媒体广播业务相关的业务信息、业务扩展信息、编排信息、内容信息和业务参数信息,在CMMB系统中采用XML方式描述ESG数据信息,并将其作为一个特殊的移动多媒体广播业务进行传输。业务信息由若干业务元素构成,每个元素描述了业务的属性,如业务标识、名称、语种等。业务扩展信息由若干业务扩展元素构成,每个元素描述了业务详细的属性。编排信息由若干编排元素组成,每个元素描述了节目的起始时间、节目名称等信息。内容信息由若干内容元素构成,每个元素描述了节目的属性,如持续时间、节目介绍、关键词等。业务参数信息由若干业务参数元素构成,每个元素描述了访问业务所需的参数,如音视频码率和帧频等。

节目提示信息描述了业务当前时间段和下一时间段播放节目的概要信息,随移动多媒体广播音视频业务一起传输。

4)GY/T 220.4-2007《移动多媒体广播第4部分紧急广播》

紧急广播是一种利用广播通信系统迅速向公众通告紧急事件的业务。当发生自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全等突发事件时,造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害,危及公共安全时,紧急广播提供了一种迅速快捷的通告方式。该部分标准以国务院颁发的《国家突发公共事件总体应急预案》为指导,紧密结合CMMB的技术体系,规定了紧急广播消息的数据定义、封装和传输方式。

CMMB紧急广播首先将发布的原始信息进行拆分,封装为紧急广播数据段,然后按照紧急广播表的格式进行打包,最终以紧急广播表的形式放置于复用控制帧中进行传输,如图6所示。

5)GY/T 220.5-2008《移动多媒体广播第5部分数据广播》

数据广播标准于2008年初颁布,能够有效地扩展并丰富移动多媒体广播的业务内容,应用该标准能够支持视频、音频、文本、图片、软件程序等多媒体信息传输,为终端用户提供股票资讯、交通导航、气象服务、网站广播等各类信息服务。

数据业务首先按照其业务特性分为流模式和文件模式两种类型进行处理,若数据业务以连续流的形式出现,通常有时序要求,传输时有时间标签指示或数据流内部有同步要求,采用流模式进行处理。若数据业务以离散数据文件的形式出现,通常无时序要求,传输时无时间标签指示或同步要求,采用文件模式进行处理。

流模式直接对数据流进行可扩展协议封装(e Xtensible Protocol Encapsulation,XPE)。文件模式则先将文件分割成文件模式传输包,再进行可扩展协议封装。可扩展协议封装生成XPE包和前向纠错的XPE-FEC包(FEC采用RS(255,207)),XPE和XPE-FEC包分别适配在复用子帧的数据段中进行传输,如图7所示。

4 发展状况

为推动CMMB的技术和产业发展,2006年广电总局成立了CMMB技术研究工作组,它的主要工作内容包括:起草CMMB的各项技术规范、标准草案和有关技术文件;组织和推动关键技术、芯片、器件和设备的研发;进行各种技术测试、组网试验等工作,目前,工作组成员单位已超过160家,覆盖传输、终端、信源、协议、芯片等各个领域,具体分布情况如图8所示。

随着产业化进程的不断推进,CMMB目前已经初步具备了较完整的产业链,包括制播设备、发射设备、运营维护系统、网络管理系统、测试仪器、芯片及器件等。以终端为例,目前已经有产品的芯片厂家包括:泰合志恒,创毅视讯,中科院微电子所和展讯等,Siano等一些国际知名芯片企业也将在2008年中期推出CMMB的终端芯片。已经有产品或样机的终端企业为:手机类包括中兴、联想、夏新等;PMP类包括华旗、卓翼科技和杰科电子等;Dongle类包括欣网科、电子科大、普天和湖南国科等。在组网建设方面,目前,北京、天津、沈阳、秦皇岛、青岛、上海6个奥运城市以及深圳、广州已经开始了CMMB的试播。预计到奥运期间,全国将有37个城市进行CMMB播出。在奥运的主会场城市中,北京城区已经完成了单频网的组建,目前正在进行盲区的补点覆盖工作。

5 小结

构筑移动世界的媒体秩序 篇4

看到这些挂在墙上的格言，人们也许会认为出自一位哲学思考者之手。的确如此，天智通达公司CEO李极冰先生，曾先后提出“信息智能结构化”理念及“软出版”理念。不过身为公司理论架构师，他最重要的工作不仅是“究天人之际，通古今之变 ”，还要在“上天”之后实现“落地”。

到目前为止，李极冰已带领天智研发出拥有自主知识产权的“软出版”平台——维C移动数字出版平台，以信息结构智能化为特征的“DMM互动多媒体内容格式”，并推出了数字媒体独立运营商业模式，帮助大量出版机构，实现了自主品牌运营模式下的移动数字出版业务。用他的话说，“我们是对整个信息媒体进行属性标注的分阶、分层的人工智能复杂系统。”

《新民周刊》：目前手机、iPad等各种智能终端应用的开发者以及专业开发公司众多，不缺少技术，也没有哪一项技术不可被复制。天智为什么会选择“移动媒体”领域，与其他公司相比，核心区别体现在哪里？

李极冰：我们在做移动互联网在媒体的应用，该怎么发展？首先我们要思考，到底什么是问题，然后建立一个正确的问题体系，弄清楚问题的结构、问题的关系、顶级问题是什么。如果我们把握不住问题，怎么去解决问题？这就是最重要的思想的差异。在这个思想的指导下开发产品、形成商业模式，产品和商业模式自然就有差异。

我们公司现在一共有300家左右的媒体客户，只用了一年多时间，一分钱的市场公关、广告费用没有花，这在整个移动互联网领域是一个奇迹。用中国新闻总署的说法，我们像一匹黑马，把中国主流媒体全部都给拿过来了，高端品牌基本都在我们这儿。像《浙商》等刊物都说，不做天智，是丢身份的事情。

《新民周刊》：你认为在过去10年传统的桌面互联网时代，整个出版媒介存在的最重要的问题是什么？

李极冰：在过去的10年中，出版事业数字化在高速地发展，但是也诞生积累了很多问题。作为作者的版权，作为运营者的主权，以及作为读者的自我选择权，这是整个出版界所面临的三大问题，统一起来，本质上就是文化的主权问题。

首先，出版是一种文化。作为文化的传播者、继承者和推动者的作者，这些精神食粮的提供者，在过去互联网发展的高速机遇中，他们逐渐失去了自己的版权。第二大问题，在平面媒体过渡到互联网媒体的时候，作为文化的经营生产者的报社、刊物社、出版社，把自己的运营主权，如定价权、市场规划权、对用户行为的数据采集权和再次使用权，拱手交给了各大互联网运营商，自己则变成了一个简单的内容提供者。第三大问题，作為文化的阅读着和人类文明化的承载体的读者，在海量信息和垃圾媒体的泛滥中，失去了对内容的自由选择权。为什么贾平凹要起诉某某公司？为什么这么多作家要失去版权？为什么出版社在数字化经营中越来越被动？这些是让我们感到非常痛心的。

《新民周刊》：面对以上出现的这三大问题，天智给出的解决方案是什么？

李极冰：移动互联网时代到来，这是一个科学现象，从终端应用、操作系统、浏览器、整个接口、商业模式，和过去传统的桌面互联网时代，全都是不一样的。那么它和文化之间，要有一个正确的定位。我们公司有非常强的技术平台，但是我们非常清楚，我们公司的理念是为文化服务。因为文化不是别的，文化是人化，是文明的进化。

作为一个媒介平台，我们要做的事情，就是针对三大主权问题，建立了四大体系。

第一大体系是数字化的多维定义体系，对版权有百分之百的保护。现在我们平台运营的这么多客户，没有一家失去版权。任何一个读者，都没有可能在阅读过程中心发邪念，从而实现版权的盗取。

第二大体系，是根据多维定义体系生成的编辑工具（CDK）。

第三大体系，是一套DMM内容格式（数字化多维度多媒体格式）。

信息有五种外在表达形式——文字、声音、图像、视频和动画。传统出版以往只能用其中的一种或两种对信息进行表达，而现在天智可以同时对以上五种信息形式进行多维、多阶、多层、多相、多态的结构化表达。

比如多阶表达是指可以将图书的主体文字部分放在信息结构的一阶；有关作者的相关内容放在信息结构的二阶。这种信息的多阶表达使得信息的表达更为广泛，加入了对相关同质内容的检索速度，增强读者对信息本身的理解。

多层表达是将同质信息的不同类别放在每一阶不同的层次上。对于文字这一阶，将正文和注释放在不同层次。有了不同层次的信息表达，使得读者的逻辑思维更活跃，能够搜索到相关信息。

再比如多态表达，移动数字媒体对信息的表达状态可以分为不同对立概念下的状态：静态和动态。对比之下，传统媒体由于载体的限制只能以单一的状态来展现。考虑到读者对于信息的不同需求，使读者可以选择是否需要互动信息，为读者节省了阅读时间，提高阅读效率。

另外就是多维业务的接入。最重要的是跨越三种不同的形式，第一种是不同的操作系统，第二种是不同的终端厂商，第三种是不同的屏幕像素匹配。在这三层跨越下，我们把由多维定义体系和多维排版体系所生成的叫多维媒体，进入到多维服务，一次可以向n个操作系统、n个厂商的产品发布等。这也是我们公司的核心技术。

第四大体系，是一套完整的媒体客户运营系统（BOP），展开为20个体系的模块，给了出版社、媒体完整的运营权。使得客户可以针对内容进行移动数字化的生成，针对整个终端实现多维度的接入，针对版权进行全面的保护，针对运营进行智能分析，以及针对增值服务，可以进行全面个性化的培育。

《新民周刊》：在这四大体系中，你们拥有哪些独立的知识产权？

李极冰：我们这个公司两个百分之百，一个是百分之百的内资，另一个就是百分之百的源代码开发。我们思考这个事情已经有十几年了，核心团队成员很多原来都是从加州硅谷出来的，我本人也是硅谷出身。我在这里面起到的作用是理论架构，建立这一整套体系。在世界与信息的同源同构性的哲学思考下，企图通过信息的内在的逻辑、等级、秩序和关系，来表达世界的内在关系性。所以我们这个公司和其他公司相比，理念体系、问题体系、平台的能力体系，以及商业模式都不一样。

《新民周刊》：天智的商业模式具体是怎样的？

李极冰：我们的商业模式，是可以让任何一个出版社、个人，只要使用我们的系统，他就是一个独立的运营者。我们不是掠夺，而是保护、运营他的资源。这就是北京大学音像出版社商鸿业社长在“天智通达2012产品发布会”上所讲的，“天智公司给出版社提供平台，使得出版社能够自主开发、自主定价。这种技术保证，提供给出版社扎实独立运营的商业模式，充分尊重出版社的话语权。在最初做数字出版的时候，也就是B2B的时候，传统出版社几乎是没有这种自主话语权的。”

移动多媒体技术 篇5

一、移动通信技术发展历程:

到目前为止, 按照移动通信技术的发展历程可以划分为三个阶段, 即第一代模拟移动通信系统、第二代数字移动通信系统、第三代多媒体移动通信系统。

1、第一代模拟移动通信系统

第一代移动通信系统 (1G, the first generation) 的标志性特征是主要采用的是基于模拟方式的频分多址 (FDMA) 技术。我国的第一代移动通信技术采用TACS。既利用在干扰受限的环境下, 依赖于适当的频率复用规划和FDMA来提高容量, 实现真正意义上的蜂窝移动通信。其缺点表现为:频谱利用率低、保密性差、成本高, 体积大[1]。

2、第二代数字移动通信系统

第二代移动通信系统 (2G, the second generation) 是从上个世纪90年代到现在广泛流行的数字移动通信系统, 以数字语音传输技术为核心。主要采用的技术有时分多址 (TDMA) 和码分多址 (CDMA) 两种[2]。我国主要采用GSM (全球移动通信系统) 和CDMA两种制式。GSM起源于欧洲, 它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA (Time Division Multiple Access时分多址) 标准而设计的, GSM系统包括GSM900:900MHZ、GSM1800:1800MHz以及GSM1900:1900MHz。GSM系统支持的业务主要包括:电话业务、紧急呼叫业务、短信息业务、可视图文接入、职能用户电报传送以及传真。GSM技术、标准较为完善, 目前该通信系统已经全球化。CDMA系统是基于码分技术和多址技术的通信系统, 系统为每个用户分配各自特定的地址码, 将需传送的具有一定信号带宽的信息数据, 用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制, 使原有的数据信号的带宽被扩展, 接收端进行相反的过程, 增强了抗干扰的能力。相比GSM, CDMA系统容量更大、通话质量更佳、对人体的辐射更小。

3、第三代多媒体移动通信系统

第三代多媒体移动通信系统 (3G, the third generation) 一般是指将无线通信与国际互联网等多媒体结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式, 提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。

2000年5月国际电信联盟 (ITU) 确定WCDMA、CDMA2000和TDS-CDMA以及WIMAX四大主流无线接口标准, 写入3G技术指导文件《2000年国际移动通讯计划》。

WCDMA, 全称为Wideband CDMA, 意为宽带码分多址, 这是基于GSM网发展出来的3G技术规范, 是欧洲提出的宽带CDMA技术, 它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同, 目前正在进一步融合。WCDMA技术的核心是以GSM为主, 加入G P R S的分组交换实体技术, 它能够兼容G S M系统的所有业务。WCDMA技术优点包括:1.建网成本少。2.频谱利用率高, 单位带宽的用户越多, 所需的站点数越少。3.全球漫游能力最强, 技术成熟性最佳。4.市场份额最大, 发展前景比较乐观。

WCDMA系统如图1所示, 主要由CN (核心网) 、UTRAN (无线接入网) 、UE (用户终端) 组成。CN与UTRAN的接口定义为Iu接口, UTRAN与UE的接口定义为Uu接口。其中无线接入技术 (也称空中接口) 是移动通信的关键技术之一, 它是指通过无线介质将用户终端与网络节点连接起来, 无线信道传输的信号应遵循一定得协议。在WCDMA系统中UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的RNS。一个RNC和一个或多个Node。Node通过Iub接口连接到RNC上, 它支持FDD模式、TDD模式或双模。在UTRAN内部, RNSs中的RNCs能通过Iur接口交互信息, Iur接口可以是RNC之间的物理的直接相连或通过适当的传输网络实现 (如图2) 。在2G向3G系统过渡中引入了R99核心网, 而真正的WCDMA系统核心网是全IP核心网, 目前在R4和R5标准中已制定了大致方案。全IP核心网体系结构基于分组技术和IP电话, 用于同时支持实时和非实时的业务。此全IP核心网主要包括三部分:GPRS网络、呼叫控制、网关。

在WCDMA网络的构建中遵循了网络承载和业务应用相分离、承载和控制相分离、控制和用户平面相分离的原则, 这样使得WCDMA网络结构清晰, 便于模块化实现。

二、WCDMA系统下移动多媒体的应用

一般认为多媒体是指综合信息的正文、图形、声音、图像、动画等多种媒体。ITU-T给出的定义是:多媒体应该具有集成性、非线性、交互性和同步性。集成性是指能够对信息进行多通道统一获取、存储、组织与合成。交互性是指在业务系统中, 人与业务系统之间的相互控制的能力。同步性是指在多媒体业务终端上, 显现的文本、图像、话音是以同步方式工作的。非线性是指多媒体技术将借助超文本链接 (Hyper Text Link) 的方法, 把内容以一种更灵活、更具变化的方式呈现给读者。被应用在移动网络和终端上的多媒体称之为移动多媒体。在蜂窝移动通信领域, 随着具有更高带宽、数据传输能力更强的WCDMA商用化, 逐渐打破了制约移动多媒体广泛应用的瓶颈。网络技术的成熟也使得人们在网络上方便地发送和接收图像等多媒体信息, 因此, 图像等多媒体信息技术也逐渐在社会各个领域渗透[4]。多媒体信息业务, 以及移动视频业务将会是3G应用中。

1、多媒体信息业务应用

多媒体信息服务 (Multimedia Messaging Service, 缩写为MMS) , 也称“彩信”, 是按照3GPP的标准也是有关多媒体信息的标准开发的最新业务, 它最大的特色就是支持多媒体功能, 3G的MMS业务是在2.5G的短信, 即SMS的基础上演化发展而来的。MMS业务不依赖具体的网络, 但要求MMS系统对不同的网络以及其网络终端要有兼容性[5]。现阶段MMS业务的实现主要基于WAP方式。

WAP是由多个协议族组成, 它是一种向移动终端提供互联网内容和先进增值服务的全球统一的开放式协议标准, 是简化了的无线Internet协议。WAP将Internet和移动电话技术结合起来, 使随时随地访问丰富的互联网络资源成为现实。

无论在业务规范还是底层技术上WAP协议都对MMS的实现提供了强力的支持。以WAP协议为基础所实现的MMS应用中, 可以将整条链路分为两个部分。第一部分是MMS用户代理和WAP网关之间的链路, 该链路以WAP的协议栈结构为基础, 它在各种不同的无线媒介上提供通用的服务。第二部分是WAP网关和MMS中继器之间链路, 二者之间的连接使用了IP技术, 上层通信采用了标准的HTTP协议。在整个过程中, WAP网关对经过它转发的数据不做任何解释和修改。

从整个MMS业务的开展来看, 首先需要在网络技术支撑体系中布置业务中心MMSC。MMS消息的存储、进出MMSC的消息处理, 以及一些由多种媒体格式组成的多媒体信息在网上的发送, 都要由MMSC来负责。对于MMSC而言, 体系架构中一般包含对个接口信息的处理, 包括来自终端用户的MM1接口信息, 来自VASP下发的MM7接口信息, 来自外部邮件服务器SMTP的MM3接口信息以及来自其他MMSC的MM4接口信息。在WAP方式中, 移动网络通过WAP网关和MMSC相连, 在应用中, 首先从MMS终端发送多媒体信息, 当MMS中继器/服务器接收到发送请求后, 通知MMS接收端有多媒体短信到来, 然后MMS接收端接收多媒体短信, 接着MMS接收端向MMS中继器发送接收确认消息, 最后MMS中继器向MMS发送终端返回多媒体短信传递的结果。MMS业务系统组网结构如图3所示。

2、移动电视的应用

移动电视是指在3G技术为基础, 让传统的电视节目可以再手机上显示或在高速移动中接收并播放。随着3G的普及, 尤其是WCDMA技术下数据通信更加高速, 人们以后可以再列车上或者汽车上利用手机享受实时的电视节目。尤其是北京奥运会期间, 人们已经开始赞叹在手机上看比赛直播所带来的方便。《通信世界》周刊与搜狐IT、通讯世界网曾经一起做过一项关于3G业务调查, 有70%左右的人对手机直播十分感兴趣, 此外可视电话、手机在线看电影等相关业务也得到一致的好评。正是随着移动通信技术的快速发展以及广泛使用, 使得基于WCDMA的广播多播服务MBMS以及HSPA技术成为3G领域的研究热点。

为了有效的开展移动多媒体业务, 全球标准化组织3GPP提出两种广播服务的方法:一种是利用小区广播服务, 由于这中方法是在GSM系统上发展而来的, 因此只能提供文字模式的广播业务。另外一种是多媒体广播/组播业务 (Multimedia Broadcast/Multicast Service, MBMS) , 该业务本质上时由一个数据源向多个终端发送数据, 以实现网络数据的共享。由于3G网络比2G提供更宽的无线链路带宽和更高的服务质量 (QOS) 。所以在3G网络环境下MBMS不仅能实现纯文本低速率的文本类的组播以及广播, 而且能实现高速率的多媒体业务组播和广播, 同时也将为移动运营商带来丰厚的经济效益。

从技术特点上来看, MBMS对原有的WCDMA网络进行了一些拓展和改动:增加广播组播业务中心网元 (BM-SC) , 为了支持MBMS特有的接口功能、特有信道、特有物理层以及特有业务流程, 必须对现有PS域相关网元进行相关MBMS功能升级。从带宽方面上来看, MBMS可以较高的速率进行下载和流媒体传送。MBMS利用已有上行控制信道进行业务订阅、业务加入等业务控制流程, 同时利用上行业务信道实现与下行广播、组播配合的一些交互类业务的实现。还有一个很重要的特点就是MBMS提供点到多点的发送机制提供“send once, charge manytimes”的业务模式, 从而避免随着用户数的增加而增加资源消耗的负担。

从网络结构上来看, MBMS是基于WCDMA/GSM分组网, 并增加BM-SC (广播组播业务中心) 来提供与管理MBMS业务, 它是业务提供者的入口, 用来授权并在移动网中发起MBMS承载业务, 并保存一些相关业务参数信息。每一项MBMS业务都必须包括B M-S C实体;同时, 有必要再已有的分组域功能实体上如SGSN (ServingGSN) 、G G S N (G a t e w a y G S N) 、R N C (R a d i o N e t w o r k Controller) 和UE (User Equipment) 等增加MBMS功能和信令交互过程, 以实现广播组播业务。MBMS体系结构简化模型如图4所示。

从功能实现上来看:UTRAN中包含RNC和Node节点, 根据可用的无限资源以及当前小区中订阅MBMS业务的UE数目来选择合适的无线承载方式, 主要包括两种方式:PTP以及PTM (point-to-multipoint) 。综合考虑下行发送功率的限制和覆盖因素, 协议中选定FACH作为MBMS业务PTM承载的传输信道, 但PTP方式仍然采用专用信道。同PTP方式相比, PTM方式传输可以让所有定制同一MBMS业务的用户在一个传输信道 (FACH) 上接受相同数据, 这样就使得无线信道的效率得到很大的提高[7]。

从工作流程上来看, MBMS的工作流程可分为如下几个阶段:1.注册阶段, 建立UE和MBMS业务提供者之间的联系。注册完成后, UE可以接收多播数据, MBMS业务提供者对提供的MBMS业务收费。2.业务声明阶段:把即将发送的MBMS业务的基本信息发送给UE。

3. UE加入阶段:

在此阶段中UE将成为MBMS业务的多播组成员, 并且在此阶段中UE和MBMS业务提供者进行身份认证。4.会话开始阶段:UTRAN为MBMS业务分配资源, 建立业务承载, BM-SC准备发送MBMS业务。

5. MBMS通知阶段:

通知UE做好接受MBMS业务的准备工作。6.数据传送阶段:UE接收MBMS业务。如果在多播模式下, 此MBMS业务的数据是加密的。7.会话结束阶段:MBMS业务传送结束, 释放传送MBMS业务所分配的资源。8.UE离开阶段:UE取消多播业务的注册, 不再接收该多播业务。如果是在广播模式下就不需要注册阶段、UE加入阶段、UE离开阶段。

随着现在多功能3G手机的流行, 人们对移动多媒体业务的要求越来越高。而MBMS业务就是在功率受限的情况下, 通过争取其他业务的功率资源来提高自身的业务质量[8]。在WCDMA系统中一般可以采用软合并或者选择性合并技术来提高分级增益。选择性合并主要是指用户终端能接收在多条链路上同时传输的MBMS数据并进行解码, 高层只处理那些被正确解码的数据块。软合并是指在解码之前, 用户端将来自于各个小区的信号进行合并。

三、结束语

在未来的3G通信领域中, WCDMA技术有较高的扩频增益, 较高的数据通信质量, 强的全球漫游能力。同时伴随着MMS业务以及MBMS业务的研究和发展, 使移动多媒体业务有着更广泛的应用, 同时多媒体应用需求的增加也相应的驱动WCDMA技术的发展。虽然目前我国WCDMA技术的推广仍面临着一些技术上、运营上的问题, 但作为通信技术发展的必然产物, 以及市场的广泛需求, 基于WCDMA的3G移动多媒体业务必将有个光明的前景。

摘要：第三代移动通信的目标是实现高速数据流和多媒体应用, 它能够提供高质量的语音业务, 同时能满足各种多媒体业务需求。WCDMA技术凭借其低成本、频谱利用率高, 漫游能力强等优势从而为移动多媒体的应用提供了良好的平台。

关键词：移动通信,WCDMA,MMS,MBMS

参考文献

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[7].陈峰, 黄标.基于MBMS的手机电视技术研究.中国无线电, 2007;1:40-43.

移动多媒体技术 篇6

从2000年起, 欧洲就对移动学习的方式表现出极大的兴趣, 先后组织了30多个移动学习项目, 对移动学习的教学对象、教学方法、技术手段等进行探讨。在我国, 研究移动学习的研究者主要分为两个流派:理论应用派和技术派, 前者的研究注重教育性与科学性, 重视从学习者的角度研究移动学习的优势与不足。后者的研究注重移动学习技术实现的可行性问题, 为将来基于成熟移动通信网络和移动通信设备的移动应用服务市场推广做准备。本文主要是从技术的角度来论述, 如何利用流媒体技术有效地支持移动学习。

1 移动学习的界定

关于移动学习, 目前还没有明确的统一定义。但存在3种不同的认识与理解取向。第一, 是将移动学习理解为远程学习的一种形式, 远程学习、数字化学习和移动学习是远程教育的3个发展阶段的观点。第二, 认为移动学习是数字化学习的扩展, 学习内容与数字化学习相同, 只是信息与知识获取的方式借助于移动通信网络和移动通信设备。第三, 从认知与学习的角度来开展研究, 认为从内容与形式方面看, 移动学习与数字化学习、网络学习没有本质区别, 但是移动学习的移动性、情境相关的特点使得其成为一种完全不同于数字化学习、网络学习的一种全新学习技术与方式。

在中国, 大部分研究移动学习的学者都比较赞同这样的定义:移动学习是指利用无线移动通信网络技术以及无线移动通信设备 (如移动电话、个人数字助理PDA、Pocket PC等) 获取教育信息、教育资源和教育服务的一种新型学习形式。

移动学习的出现, 本质上是教育与技术相互作用的结果, 经历了一个教育需求与技术发展交互驱动的过程;它的出现不仅会带来人们观念的转变, 还会促使整个人类学习环境的彻底改变。

2 移动学习的技术支持

移动学习是作为泛在社会的一部分存在的, 具备无障碍性和创造性两个重要特点, 以适应后现代社会中知识的复杂性和迭代性引发的学习范式革命。若移动学习要满足无障碍性, 没有强有力的技术支持是达不到的。早期的移动学习资源仅限于文本与简单图片等, 如果需要在移动设备中观看教学录像, 需要先通过计算机的Web接入方式下载到电脑中, 再转存到移动终端设备中, 进行学习。这就导致了移动学习的“障碍性”, 虽然目前有些移动终端能够实现音视频的在线下载和观看功能, 但传输质量和效率都不高。而流媒体技术则能完成排除“障碍”的功能。

2.1 流媒体技术

流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体, 如音频、视频或多媒体文件。流媒体的核心部分是传输协议和文件格式。流式传输的实现有特定的实时传输协议, 其中包括Internet本身的多媒体传输协议, 以及一些实时流式传输协议等, 只有采用合适的协议才能更好地发挥流媒体的作用, 保证传输质量。

流媒体技术是从互联网上发展起来的一种传送多媒体数据流的技术。流媒体技术的最主要特点是以流 (streaming) 的形式进行多媒体数据的传输。采用流媒体技术的客户端播放器在播放一个多媒体内容之前, 预先下载多媒体内容的一部分作为缓存, 在将缓存中的这部分内容向用户播放的过程当中, 该多媒体内容的剩余部分将在后台系统从服务器继续下载到客户端播放器上。这样, 一方面客户端播放器在不断地向用户播放缓冲区中的多媒体内容, 另一方面多媒体内容的其他部分从后台服务器不断地传输到缓冲区中, 这样就可以实现不必等到整个多媒体内容都下载到客户端播放器上, 而用户就能播放该多媒体内容了。

完整的流媒体业务由流媒体服务器、流媒体客户端、门户 (Portal) 、用户管理系统、缓存服务器构成。门户是为提供更便利的流媒体内容访问能力的服务器, 即用户通过门户进入IP网络从而访问流媒体服务器的内容资源。同时, 通过门户, 内容提供商 (CP) 向流媒体服务器和流媒体缓存发布内容, 门户提供对CP的认证和内容发布的接口。管理系统用于存储用户参数和设备功能信息, 用于控制如何向用户提供流媒体内容。图1为流媒体系统框架图。

在无线网络条件下, 学习者想通过无线移动通信设备获取教育信息、教育资源和教育服务, 但由于可用带宽比较狭窄, 网络的传输时延比较大, 终端设备存储容量有限等限制因素, 学习者并不能有效地进行学习。而采用流媒体技术则可以更好地解决这些问题, 从而有利于开展移动学习。

近年来3G (3rd Generation第三代移动通信系统, 是指能够满足ITUIMT-2000系统要求的新一代移动通信系统) 技术已日趋成熟, 流媒体技术在移动终端实现音视频的直播, 点播和下载功能成为研究的热点问题。

2.2 移动流媒体技术

移动流媒体技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网络服务器上, 让移动终端用户能够一边下载一边观看, 而不需要等到整个多媒体文件下载完成就可以观看的技术。移动流媒体系统框架如图2所示, 比较图1和图2可知, 实质上, 移动流媒体技术是流媒体技术在无线网络环境下的应用。

2.2.1 VOD下载应用

VOD下载应用是通过Wap或Web门户提供给终端学习者的。终端学习者浏览媒体门户时, 当他们找到一个符合自我需求的教学资源, 就会点击该资源的链接。这样, 该资源就会保存到移动终端的内存里面, 学习者可以直接使用移动终端进行离线学习。利用移动流媒体技术可以实现该项功能, 图2中实现该功能的流程图如图3所示。当流媒体使用H.264编码标准, 可以保证在同样的图像质量下, 将压缩比提高一倍, 这样就使视频下载应用就更有吸引力了。教学资源提供者可以在不损失图像质量的情况下, 提供的同样大小的视频教学资源, 该资源所包含的信息量大约是以前的2倍。结果是大大缩小了下载时间或提供更多的信息量。在使用流媒体技术后, 视频下载无论是对教学资源提供者还是资源使用者 (学习者) 都具有极大的吸引力。

对于VOD下载播放, 主要的限制指标是终端的处理能力和终端的存储能力, 教学资源提供者可以制作出较高质量的视频内容 (高带宽, 高帧速率) , 但需要考虑内容的下载时间及终端的存储空间。

2.2.2 流式视频直播应用

流式视频直播应用包括3个组件:一端是连接到PC的视频摄像机, 例如:课堂中安装多角度的摄录设备。中间是视频分发平台, 可以在录播系统的控制室安装视频分发平台。另一端是配备移动设备的终端学习者。目的是使终端学习者访问的时候, 感觉视频是直接从摄像机过来的, 而视频分发平台对用户是透明的。利用这样一个视频直播平台, 学习者可以通过移动终端设备对视频画面进行切换, 满足学习者的个性化学习。流式视频直播流程图如图4所示。

2.2.3 流式视频点播应用

移动终端播放器实时从流媒体服务器上获取流媒体数据, 边下载边播放, 流媒体内容不需存储在用户的终端设备。如果学习者需要多次播放同一内容, 每一次都需要从流媒体服务器上重新下载数据。但是这样大大减少了学习者的下载等待时间, 灵活自主、随时随地的自己选择学习内容。教学多媒体内容文件不在客户端驻留, 播放完毕即被清除, 不占用学习终端的存储空间。所以“边下载, 边播放”是流式传输技术真实写照, 也是它与“先下载, 再播放”的传统传输技术的最大区别。

由于是边下载边播放, 播放效果很大程度上依赖于网络带宽, 所以需要根据实际带宽状况, 选择合适的压缩参数制作教学内容。点播应用的流程图与VOD下载应用流程图相同, 只是下载机制不同。

综上所述, 利用流媒体技术支持移动学习, 不仅能实现传统的下载离线学习方式, 而且能满足“边下载, 边播放”的学习点播功能, 还能实现直播的在线学习方式, 比早期的移动学习要有许多优越的地方。学习者不再受基于桌面电脑的固定场地所局限, 可以“随时、随地、随身”在有无线网络接入的地方进行移动学习。

3 基于流媒体技术的移动学习系统仿真模型

Real Networks主要是从事开发与销售专门应用与网络上的音频、视频及其他多媒体的软件, 使用户可从个人电脑至其他电子设备终端都可以发送与接收高质量的视频。自1995年面世至今, Real Networks的产品已成为Internet和Intranet上最具有影响的、最深入人心的媒体流解决方案。

3.1 仿真模型

本文以Real System为原型, 使用Rational Rose统一建模工具, 设计出基于流媒体技术的移动学习系统仿真模型, 如图5所示。

TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准 (简称3G) , 自1998年正式向ITU (国际电联) 提交以来, 已经历经10来年的时间, 完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP (第三代伙伴项目) 体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作, 从而使TD-SCDMA标准成为第一个由中国提出的, 以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。故本仿真系统采用TD-SCDMA标准作为无线网络的接入方式。移动学习者通过移动终端在有无线网络接入的地方访问门户, 进而实现教学视频的点播, 直播或下载功能, 享受移动学习的快速冲浪体验;教学内容提供者也可以通过无线接入方式提供教学视频内容。

3.2 系统功能特点

(1) 对网络带宽的适配功能

对于移动终端学习者, 在同一地点的不同时间或在同一时间的不同地点所能使用的网络带宽会有很大不同, 所以用统一带宽速率压缩的内容无法满足不同用户的实时播放需求。流媒体业务应根据用户的实际使用状况, 提供带宽适配的功能。当终端学习者在播放流媒体教学内容时, 流媒体业务平台能够探测学习者当前的实际带宽, 然后把以接近实际带宽速率压缩的内容发送给学习者, 保障学习者能够在不同的带宽情况下都能看到无中断的播放。

(2) 负载均衡功能

当流媒体系统有多个流媒体服务器时, 系统具备为学习者的流媒体服务请求选择最合适的流媒体服务器的能力。

(3) 流媒体服务的中断和续传

无线传输由于其网络的特殊性, 容易出现阻塞和中断, 影响学习者观看和学习, 改系统提供断点续传功能, 学习者可从断点处往下观看, 而不用从头开始观看。

(4) 容错功能

无线电传播环境恶劣或学习者处于移动状态等诸多因素, 均能造成无线电传播的损耗。多媒体信息经过压缩后对错误特别敏感, 所以多媒体信息通过无线信道传播时, 极易出现错误。改系统通过采用带宽冗余和丢包重发机制来保证容错。

4 结束语

3G技术已经掀开历史的崭新一页, 无线通信的快速发展变得不可逆转, 移动学习在无线通信技术的支持下更显示其优越性。本文对支持移动学习的流媒体技术进行了初步的探索, 并创新地应用基于J2EE框架的统一建模工具设计出基于流媒体技术的移动学习系统仿真模型, 以期验证流媒体技术可以有效地支持移动学习。虽然, 本文研究的模型代码还未成型, 但为以后的实现模型代码指明了方向, 有利于以后提出优化算法, 使流媒体技术更好地服务移动学习。

摘要：首先对移动学习的概念和本质进行研究;然后阐述流媒体技术以及支持移动学习的流媒体技术即移动流媒体技术;最后, 从理论上分为3个方面论证:移动流媒体技术能有效支持移动学习;并创新地使用Rational Rose统一建模工具, 设计出基于流媒体技术的移动学习系统仿真模型, 以期验证流媒体技术可以有效地支持移动学习。

关键词：移动学习,流媒体技术,移动流媒体技术,无线网络

参考文献

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[4]庄捷.流媒体原理与应用[M].北京:中国广播电视出版社, 2007.

移动互联网中多媒体技术应用浅析 篇7

1 移动互联网的发展趋势

目前, 3G时代的到来, 使得我国庞大的手机市场成为了有效推动移动互联网发展的基础, 新一轮的移动互联网创新热潮持续升温, 创新能力也在不断提高。随着互联网技术开始逐步渗透人们日常生活和工作, 并成为不可或缺的组成部分, 如何让用户更好的享受信息生活乐趣, 如何将传统互联网模式转化成为移动互联网则成为了业界需要共同思考的问题。事实上, 移动互联网的发展趋势已经势不可挡, 据2012中国互联网大会消息, 截至今年6月底, 我国手机网民规模已达到3.88亿, 我国过去18个月移动互联网的流量增加了10倍, 占到全球互联网流量的10%。

使用802.11标准协议的局域网又称为Wi Fi (wireless fidelity的缩写) 。早在几年前, 业界还在争论究竟Wi Fi还是Wi Max将来发展前景更好, 时至今日, 这个问题无疑已经找到了答案, 目前全球无线局域网市场中Wi Fi已经占据了九成以上的份额, 成为了市场的主流。在传输速率方面, 802.11n可以将无线局域网的传输速率由802.11a及802.11g提供的54Mbps, 提高到300Mbps。作为移动互联网核心接入方式之一的Wi Fi技术, 得到众多终端商的支持, 越来越多的智能手机可以通过Wi Fi网络畅游互联网。目前机场、酒店、餐厅等人流密集场所很多拥有免费Wi Fi网络, 包括各地方政府也在积极建设无线城市。

随着iphone手机、ipad平板电脑的热销, 安卓系统终端设备的蓬勃发展, 特别是国产品牌的智能手机、平板电脑大量涌入, 加剧了终端商竞争的同时, 使智能手机、平板电脑的价格一路走低, 普及率大幅提升, 为移动互联网的快速发展提供了硬件基础。当前无论是运营商、内容提供商还是终端商都开始布局移动互联网市场, 随着手机游戏、搜索、音乐、视频、阅读、互动社区、应用程序商店、手机购物以及手机支付等移动互联网服务百花齐放以来, 其展现出了旺盛的生命力和发展力。然而, 互联网真正的影响力还没有完全展现出来, 未来移动互联网将会创造出更大的经济市场。

2 移动互联网中多媒体技术的应用

移动互联网最开始被人们所接受的方式是短消息服务。近几年来, 伴随着3G、wifi网络的快速发展, 无线上网资费的降低, 智能终端的快速普及和性能的逐年提升, 移动互联网技术开始不仅仅满足于基础性服务, 而开始向全方位多媒体领域推进, 移动互联网多媒体技术的应用开始日臻走向成熟。

2.1 移动IM

指用户通过手机终端和移动网络, 使用即时通讯服务。如手机QQ、手机飞信、微信、米聊、陌陌等国内类Kik应用等。这些移动IM应用软件在智能手机、平板电脑等智能终端上通过移动互联网实现了文字、图片、语音和视频的交流沟通, 这种多媒体的信息相对于冷冰冰的文字短信, 更能把用户的情绪表达得淋漓尽致, 而且使用的成本很低。当手机用户打开LBS (地理位置服务) , 用微信的“摇一摇“或用米聊的“握手”, 可以找到朋友;咖啡馆里打开陌陌, 可以和陌生人搭讪, 相约一起喝个咖啡;这些好玩的应用让移动IM时代已经到来。

2.2 手机视频

以手机为终端, 通过访问移动互联网获取视频内容, 并在线或下载进行播放观看的服务。手机视频是随着近几年智能手机硬件、软件和3G、wifi网络的快速发展而逐渐流行起来的;在以前旧的系统平台上, 视频的应用非常有限, 视频编解码只支持H.263, 文件格式3gp, 视频分辨率176×144像素;后来市场逐渐出现了Windows Mobile系统上的应用, 视频编解码H.264, 文件格式3gp, 视频分辨率320×240像素;到现在流行的安卓系统和i OS系统上的应用, 视频编解码H.264, 文件格式Mp4、FLV等, 视频分辨率高于480×360像素。随着技术的快速发展, 视频的清晰度经历了从模糊、到清晰、到高清的发展过程, 用户的体验关注度越来越高, 手机由看视频的玩具, 慢慢转变成专业级视频享受的平台, 目前通过智能手机上一些视频应用软件可以方便的进行视频点播观看。

2.3 移动搜索

用户使用手机终端和移动网络, 借助短信、WAP等方式进行信息、图片和视频等内容搜索服务。如今, 当我们在途中突然需要查询某个信息的时候, 大多数人首先会想到用手机搜索或拨打电话查询, 通过移动网络和手机上的应用软件可以方便查询到各种文字、图片、音乐、视频信息。以前使用移动搜索的用户是少数群体, 随着3G、Wi Fi网络和智能手机的快速发展, 现在越来越多的人群都逐渐接受并开始使用移动搜索业务。

2.4 手机游戏

指用户使用手机终端, 通过移动网络进行专门适配手机的单机游戏和网络游戏。愤怒的小鸟、水果忍者、植物大战僵尸、汤姆猫等等这些风靡一时的游戏, 用各种多媒体元素交织在一起, 冲击着人们的听觉和视觉。不同地点的手机用户, 通过移动网络和游戏客户端软件随时可以切磋牌技和棋艺, 这些应用让人们的业余时间变得多彩和有趣。

2.5 手机阅读

指手机移动终端通过多样化的阅读形式向用户提供各类电子书内容, 以在线浏览和下载为主要阅读方式。越来越多的人逐渐放弃传统图书, 转而通过手机或平板电脑阅读。这代表着人们利用“碎片化”时间读书看报的习惯已逐渐养成。随着手机屏幕越来越大, 越来越清晰, 手机上观看电子期刊也逐渐流行, 电子期刊融入了图像、文字、声音、视频等多种多媒体元素, 加上超链接、及时互动等网络元素, 相互动态结合呈现给读者, 是一种很享受的阅读方式。

2.6 移动社交

指包括论坛、贴吧、公告栏、交友、个人空间、无线增值服务等形式在内的移动互联网交流空间。部分移动社交网站正将网络游戏、视频、音乐等其他资源整合在一起, 深挖不同产品间的协同效应。用户在移动社交分享地点和状态外, 还可以加入更多样的多媒体素材, 可以及时分享心情文字、风景图片和趣味视频。

2.7 移动广告

指通过移动互联网和手机终端, 以文本广告、语音广告、网页广告、客户端等媒体形式发布产品或服务促销信息。智能手机的发展带动移动广告的演变。移动广告从简单的文本和banner广告转变成一些更有创意的形式。比如迷你游戏、互动插件等。这些互动元素的加入配合多媒体元素渲染, 使用户的广告体验变得更加有趣。

2.8 3G直播

把摄像机与3G无线传输设备相连, 通过3G网络将活动现场的音视频信号传送到电视台播控机房。电视媒体在传统的电视直播中主要通过微波、光缆和卫星进行音视频信号的传输。而随着移动互联网的快速发展, 把摄像机与3G无线传输设备相连, 有手机3G信号的地方就可以进行音视频直播。它避免了电视转播车受到交通条件、电源保障、停车位置以及以及车位同摄像机连线长度的限制。某种意义上, 一台3G直播设备就能起到一台电视转播车的功效, 它可以在全国范围内不同地区、不同城市同时回传电视信号到播控机房, 在指定频道实时直播全国各地的事件现场实况。

3 总结

移动多媒体技术 篇8

中国移动多媒体广播电视 (以下简称“CMMB”) 是利用无线数字广播网向手机、MP4、笔记本电脑等用户提供广播电视节目和信息服务。根据中央对CMMB部署要求, 从2007年10月开始组织在全国部分城市开展CMMB网络建设。截至2010年7月6日, 已完成全国320个地市的覆盖任务, 已建设完成大功率播出站点513个。根据规划, 将在6月30日前完成180个城市的深度覆盖建设, 截止12月30日将完成全国255个城市的深度覆盖建设任务。为满足广电总局对CMMB安全播出的需要, 推进CMMB安全播出管理的规范化, 总局将CMMB运行管理和质量考核工作统一纳入总局安全播出管理体系, CMMB的安全播出在整个广播电视传输覆盖网中担负着越来越重要的责任, 要求负责运维工作的技术人员随时可以了解播出系统的状态。

本文所介绍的移动多媒体广播电视远程监控系统技术方案有利于保证CMMB广播电视传输网技术播出安全和提高应对CMMB广播电视传输网突发事件的能力, 对CMMB广播电视发射机等设备进行运行状态的实时监测和发射参数的有效控制, 确保播出安全可靠、保证运营收益保障运营网络的正常运行。

1 整体构架方案

移动多媒体广播电视远程监控系统是一套服务于CMMB播出特点、符合中广传播总公司运维管理体系的运行维护管理系统平台, 系统平台的软、硬件满足各项需要, 安全、稳定、灵活并维护方便。

移动多媒体广播电视远程监控系统的按照4级网络结构构建而成。分别为中央级运维监控平台、省级运维监控平台、地市级运维监控平台和发射点监测终端。如图1所示。

中央和省级运维监控平台是全局管理平台, 地市级运维监控平台是基层管理平台, 发射点是执行日常任务与数据采集的节点。

省级监控平台负责对省内辖区的CMMB网络进行总体管辖, 它接受地市级运维监控平台转发的数据及报警信息、负责向所有市/县分公司客户端发布各类信息, 并负责转发中央级监控平台下发的监控指令。省级监控平台部署在各省的中心监控站点, 可对本省所辖地市、播出站点的设备运行、各站点信息情况进行查询, 进行本省运维工作管理。

地市级运维监控中心主要负责实时监控各个发射站点CMMB发射设备、辅助设备的运行情况进行监控。转发数据提供给中央级监控平台、省级监控平台, 接收省级平台下发的各种查询、操作指令。

系统能够远程监、控各发射站点播出设备 (发射机、前端设备、传输设备) 、附属设备, 直接从设备上读取运行工作状态, 随时了解各地市发射设备的运行情况;能够实现对主发射站点附近的播出信号进行开路接收, 能够对信号质量、业务内容进行监测, 具备将表征图像质量的信道功率、载噪比、误块率、多径等参数进行监测的功能;支持多种网络媒介的传输接入方式, 核心设备成本低廉、容易配置和维护, 能够根据需要在最短周期内较快捷的部署在指定的监控点;系统使用统一软件平台的接口协议, 便于软件平台间的互联互通;地市级监控平台具备设备监控、数据处理能力, 有效的提高监控终端工作的可靠性。监控管理信息系统如图2所示。

数据采集系统:统一的数据采集规范、数据封装格式, 该系统承担全部设备的运营数据采集工作, 实现监控管理软件平台与发射播出设备之间的实时通讯。

数据传输网络:统一的网络规划、网络安全规范、网络容量标准, 该系统作为移动多媒体广播电视远程监控系统的数据承载基础, 为软件平台的运行、基础数据的传送提供安全的数据通道。

2 中央级监控中心平台设计方案

监控信息系统的硬件平台是信息化系统运行的平台, 是整个监控应用系统数据的载体。整个硬件系统具有良好的冗余设计, 无单点故障缺陷, 具有超强的稳定性和安全性, 严格控制企业专网内的各种访问, 确保合法访问的正常进行, 杜绝非法及越权访问;有效预防、发现、处理异常的非法访问, 确保监控信息系统正常访问活动;能够及时发现整个信息中存在的安全隐患, 便于网络管理人员能够及时给予加固和消除的处理;确保信息系统内重要的文件、数据被合法授权地获取或修改;能够对信息系统内所发生的与安全有关的事件记录与审计;系统具备较强的扩展性, 能够为监控信息系统将来的扩充留有接口。

2.1 中央级监控系统硬件平台

中央级监控系统硬件平台组成主要包括以下核心系统:数据库系统、应用服务器系统和数据存储系统。此外, 硬件平台还包含视频显示系统、地理信息系统、目录服务器、网管系统、防病毒系统等。具体如图3所示。从图中可以看到, 外部网络访问交由应用服务器处理。应用服务器采用负载均衡的多机集群设计, 在提供高性能数据处理的同时, 又保证了系统的稳定性。

非常重要的数据库服务器方案采用高可靠的双机集群设计, 以保证信息系统的实时性和业务不中断, 令本系统成为真正高性能的数据处理系统。而核心的信息数据则全部存储在光纤磁盘阵列上, 选用业界最为领先的SAN存储网络 (包括FC-SAN存储或选用IP-SAN网络存储设备) 。

2.2 中央级监控中心数据库系统

中央级监控中心数据库系统由以下核心组件构成:操作系统、数据库服务器和数据库软件。为了保证整个系统的高安全性, 操作系统软件采用企业级LINUX系统, 安全水平通常都超过Windows, 提供更安全、更易于管理的现成环境, 在安全集成与管理方面提供远远超过Windows的功能。

数据库系统是信息平台的核心组成部分, 对系统性能和可靠性有非常高的要求。应采用高性能的PC服务器, 服务器配置大容量、高性能内存, 实现数据库系统的高性能。对于数据库系统, 采用HA集群技术来构建核心数据平台, HA集群能够提供双机热备份和故障转移的功能, 保证系统的高性能和高可用性, 满足用户对系统7×24小时的可靠性要求。

中央级监控中心数据库系统的应用服务器是本方案中整体架构中的关键点, 对于整体系统性能有着极大的影响, 因此采用应用系统负载均衡集群方案, 负载均衡可以提高应用服务器程序的可用性和可伸缩性, 保证了关键的监控业务服务器所需的可靠性和高性能。

采用业内主流的负载均衡集群技术, 为本应用系统的弹性扩张和保持性能优越性提供了最佳方案。负载均衡服务器 (可选择硬件负载均衡设备或软实现) 会自动把外来的Internet/Intranet服务请求分派到最可用的服务器上, 由此提供更经济的伸缩性和高度的容错。

中央级监控中心数据库系统的数据储存系统选择业内主流的SAN存储方案, 包括FC-SAN与IP-SAN存储网络结构, 对于监控信息系统中央级平台规划, 本方案优先选择FC-SAN存储技术。SAN充分体现了数据对企业的价值, 它使得数据系统彻底摆脱了传统的分散式管理格局, 走向一体化的信息管理。

SAN存储网络结构:多个服务器主机通过光纤接口设备连接到光纤互连设备, 而光通道的互连设备又通过光纤与多个光纤接口的磁盘设备或磁带库设备相连。这种存储网络的直接结果是:主机系统与存储设备均可以双向灵活扩展, 整个系统可以形成存储共享的有机整体。本解决方案采用RAID5方式来存储重要数据, 能够提供最好的性能和容灾能力, 同时可以在存储系统中设置热备用盘, 在系统发现生产硬盘发生故障时, 能够自动使用热备用盘替换故障硬盘, 保证系统的连续、可靠运行。目前主流的存储阵列均使用最新的存储网络技术, 提供端到端的4GB光纤通道解决方案。

3 省级监控中心平台技术方案

省级监控系统硬件平台的核心组成与中央级平台相同, 逻辑架构应与中央平台一致, 应用服务器采用负载均衡的多机集群设计, 在提供高性能数据处理的同时, 又保证了系统的稳定性。

数据库服务器方案采用高可靠的双机集群设计, 以此保证信息系统的实时性和业务不中断, 令本系统成为真正高性能的数据处理系统。随着项目深入发展, 数据库服务器可改用负载均衡集群模式, 保障数据库性能的再一次大幅提升。

核心的信息数据则全部存储在磁盘阵列上, 省级硬件平台可选用IP-SAN存储网络设备。省级存储设备不仅负责省级平台的数据管理, 同时也可考虑为地市平台提供数据存储空间。

3.1 省级监控系统硬件平台

省级监控系统硬件平台的核心组成与中央级平台相同, 包括:数据库系统、应用服务器系统和数据存储系统。如图4所示。

省级监控平台负责对省内辖区的CMMB网络进行总体管辖, 它接受地市级运维监控平台转发的数据及报警信息, 负责向所有市/县分公司客户端发布各类信息, 并负责转发中央级监控平台下发的监控指令。省级监控平台部署在各省的中心监控站点, 可对本省所辖地市、播出站点的设备运行、各站点信息情况进行查询, 进行本省运维工作管理。可进行全景监控, 及时将地市级监控中心、发射点抽象为监控对象实施的监控功能。

3.2 省级监控中心数据库系统

基于中央级硬件平台选型分析, 省级硬件平台的选择也保持一致性。操作系统可选择Linux系统或Windows系统。数据库可选择Oracle、DB2、Sqlserver、Sybase、Postgres Plus企业级数据库系统。中间件可选择Weblogic、Websphere、Jboss、.Net Framework等商业中间件。集群系统可选择高可用热备集群系统和负载均衡集群系统。

4 地市级监控中心平台设计方案

地市级监控系统硬件平台虽然在规模及设备配置上低于中央或省级硬件平台, 但其逻辑结构同样遵循高性能、高安全性、高可靠性的设计原则。由于地市级监控对象数量众多, 数据存储系统可考虑节省SAN阵列设备, 而主要使用硬件服务器的硬盘资源。

4.1 地市级监控系统硬件平台

地市级监控硬件平台核心部分包括:数据库系统和应用服务器系统。具体如图5所示。硬件平台主要由数据库服务器、应用服务器、代理服务器构成。数据库服务器与应用服务器之间采用高可靠的双机备份集群设计, 两套系统互为备份, 以此保证信息系统的实时性和业务不中断。代理服务器主要为上级平台提供服务接口, 包括维护中央、省级平台所需的协议化数据库。

地市级硬件平台不再配备存储阵列, 可考虑增加数据库服务器的硬盘容量, 选择本地化数据存储方式。同时, 由于省级平台存储系统留有大量空间, 可定期将地市级生产数据备份至省级存储系统中。地市级监控中心之硬件平台的产品选型, 应根据项目实际预算, 选择性价比优势突出的产品。

4.2 地市级监控中心数据库系统

操作系统可为Linux系统或Windows系统, 可采用标准版产品。数据库可选择Oracle、DB2、Sqlserver、Sybase、Postgres Plus企业级数据库系统。中间件可选择Weblogic、Websphere、Jboss、Tomcat、.Net Framework。

5 数据采集及传输系统规划

数据采集节点是整个运维监控系统的基础, 它肩负着地市级运维平台与发射设备、辅助设备的采集控制工作, 完成定时监控数据上报、告警数据触发上报或实时监控数据上报, 接收并执行地市级运维平台下发的查询、配置等指令, 完成播出信号质量、相关测试指标汇总回传。

本系统方案的数据采集节点设备或数据采集系统运行具有高可靠性, 可远程进行采集节点设备状态查询、配置、升级、重启等操作;具有高扩展性, 以满足日后监控平台对其他设备监控的需求。通过部署数据采集设备/采集系统、信息采集终端、串口服务器等负责具体的数据采集功能, 完成相关的参数采集和指令控制操作, 可根据用户需要, 实现实时、定时、触发数据上报。以实时监控播出设备运行状态、及时发现并排除设备播出故障, 实时监控设备机房环境温湿度, 实时掌握播出信号质量的信道状态信息。要求具有较强的可扩展性。具体如图6所示。

采集点对发射机、激励器、前端设备、传输设备等播出设备的工作状态进行实时监测和控制。前端设备包括卫星接收机、复用器等设备, 传输设备包括光端机、微波设备以及相关适配设备。数据采集点布署数据采集设备, 能适用现有可监控设备的数据采集和控制, 并可以适应日后采集设备的动态升级和扩展。数据采集点部署在发射站点内, 部分部署在地市运维监控中心。地市运维监控中心将通过配置采集点参数、设备监控服务与各采集点的数据采集服务接口通讯, 实现设备监控、数据采集、运行数据维护等相应功能。

5.1 数据传输系统规划

中央级与省级平台网络连通方式。中央级与省级平台网络连接承载着中央与各省级之间核心数据传输、统计及备份。本着实用性和充分利用现有资源的原则, 根据实际情况, 选择共用CMMB总公司办公网专用网络通路完成信号传输及与各省级平台之间的数据共享传输。

省级平台与地市级网络连通方式。根据现有CMMB网络覆盖的特点, 省级平台网络连接承载着承上启下的作用, 对上接受总公司的数据下发与共享, 向下面向全省所辖市/县分公司的数据传输、统计和备份。根据实际情况, 利用现有的网络传输资源, 合理规划各业务传输带宽, 选择共用其他网络通信完成信号传输方式。

地市级平台与地市发射监控节点连通方式。根据CMMB覆盖网特点, 地市内发射站点实际情况比较复杂、台址与中心机房距离远, 通讯条件良莠不齐, 因此花费较大的资金建立一个专用有线宽带监控网络不是很现实。原则上利用现有的光纤、微波等传输资源进行监控信号传输, 或者选用无线宽带公网如:GPRS、CDMA、3G以及短信等方式构建地市级监控平台。

数据传输网络考虑采用合理的加密技术, 用以保证CMMB系统数据的安全性、机密性、完整性。选择和应用加密技术时应遵循以下原则:符合国家有关加密技术的法律法规;根据风险评估确定保护级别, 并以此确定加密算法的类型、属性, 以及所用密钥的长度;确定合适的保护级别, 选择相关的安全密钥管理机制。

5.2 加密方式

传输网络执行加密时有两种通信级别, 分别为链路加密和端到端加密。总体设计如图7所示。

链路加密:将某种特定的通信通道传输的所有数据进行加密 (包括分组的头、尾、地址以及路由信息等) , 比如:卫星链路、T3线路等。链路加密可以有效的防范分组嗅探器和窃听器攻击。

端到端加密:仅加密某种特定的通信通道中的数据部分, 分组头、地址、路由信息等均未进行加密。综合分析以上两种形式的加密方式, 结合目前的网络现状, 采用端到端的加密方式更符合现状需求, 并且可以有效的保护网络数据的安全传输。

中央级与省级平台传输网络是连接中央与各省级平台的核心数据传输网络, 该传输网络可以采用光纤专用网路或者Internet两种方式。由于Internet网络的不安全性, 本系统选择采用广电专用网络进行数据传输。同时由于专用网络线路所具备的安全性, 在广电内网的链路中可考虑暂时不采用数据加密或数据安全保护。

省级平台与地市级平台的传输系统可以采用专用网络传输系统和Internet两种方式, 同样由于Internet的不安全性, 应选择共享现有的广电专用光纤网络传输系统, 在广电内网的链路中可考虑暂时不采用数据加密或安全保护。

地市级平台与地市发射监控点的传输网络是整个监控传输网络最前端, 因众多发射站点不具备专用网络的条件, 可选用无线宽带公网如:GPRS、CDMA等, 或者有线ADSL等方式构建传输网络。

为避免信息泄露, 采集设备与地市监控中心的数据接收设备之间应采用虚拟专用网络通道 (基于VPN设备或VPN客户端) 进行加密信息传输, 以保证数据的安全性, 数据通过VPN通道的保护, 杜绝了有效信息的泄露。

本方案针对基于Internet公共网络及无线网络数据传输方案, 拟采用VPN虚拟专用网技术进行数据安全保护。虚拟专用网络可以实现虚拟的企业内部专线。VPN可以通过特殊的加密通讯协议在连接Internet上的位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立一条专有的通讯线路, 当然它并不需要真正的去铺设物理线路。

6 总结

本文介绍了移动多媒体广播电视远程监控系统技术方案, 该方案的设计及实现不仅满足了CMMB安全播出的需要, 同时满足市场商用的需求。目前, 仅北京、上海等城市建立了监控手段, 其他多个省、市仍无任何远程监控手段。由于组成单频网的各发射点分布分散、距离远, 且基本无人值守, 一旦发生故障, 仅靠用户投诉或技术人员巡检才能发现, 监控项目的部署已经远远落后于网络覆盖、市场运营的脚步, 已经严重影响了安全播出的需要、市场运营的需求。

因此, 在加强行政监管力度的同时, 采用技术手段, 对CMMB广播电视发射机等设备进行运行状态的实时监测和发射参数的有效控制, 确保播出安全可靠、保证运营收益、保障运营网络的正常运行, 将有利于提高CMMB广播电视传输网应付技术播出安全和突发事件的能力, 是一项迫切需要尽快实施的保障性工程。本文具有重要的参考价值。

参考文献

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[2]马玉江, 李昂, 杨东辉, 师新军.济南市有线电视机房远程安全监控管理系统[J].有线电视技术, 2005 (21)

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[5]李淼, 刘澜涛, 詹宏聃.远程机房监控系统的设计与实现[J].中国教育网络, 2009 (Z1) .

[6]谭太秋, 李玉柏, 武畅.基于CMMB标准的高效LDPC编码研究[J].电子测量技术, 2010, 33 (2) :56-59.

第六媒体　为移动营销奠基 篇9

互联网于上世纪90年代融入大众媒体行列，当时的四大媒体为：报纸、广播、杂志、电视。可以说，每一种主流媒体在社会上都已形成了强烈的影响。报纸点燃了信息爆炸；杂志推动了知识普及；广播创建了一个主持人或名人导向的社会；电视综合了社会各类信息及文化，而互联网作为最新的大众传播媒体，其影响仍然在继续着……

《广告时代》的鲍勃加菲尔德最近写道：“我们不是看到旧传播媒体时代结束的开始，而是正在目睹一个旧传播时代结束的过程。”在鲍勃加菲尔德看来，报纸、杂志、广播、电视等传统类型的媒体，由于受传播范围、时效性以及昂贵的传播费用等因素影响，正在面临受众的瓦解、细分。另外，由于数字媒体近于零的传播成本以及免费面向用户的原因，印刷媒体和广播传媒的客户正逐渐流失到数字媒体当中。

新媒体需要新品牌

在行业范围内，媒体将有另一个意义深远的转变，包括消费者行为、未来技术等，在不久的将来，我们将会迎来第六个大众媒体。那么这个极具影响力的新媒体是什么呢？答案就是移动互联网。订阅《成功营销》请点击http://www.vmarketing.cn/dingyue

什么？你确信不是在开玩笑吗？移动互联网只是互联网的一个分支，只是另一种上网的方式，也可以说是一种不用电脑进行网上冲浪的方式而已，这就是为什么通常把移动设备叫做“第三屏幕”的原因。

“第三屏幕”理念就是要让你或者公司不要错失新的移动营销良机，它的强大品牌功能不就是由一个媒体向另一个媒体创建移动内容吗？事实并不是这样的。

将《华尔街日报》搬上互联网也没能解救道琼斯被默多克以50亿美元的价格收购，手机移动内容提供商ESPN也不认为它能成为一个大的同盟，所以，到目前为止，移动电视并没有像互联网一样创造出相同的价值，YouTube网站在成立的短短20个月内就被谷歌公司以16.5亿美元的价格收购。

目前，电信商们正在努力把有着深远影响的电视媒体转移到手机媒体上。

软件业也实施了财富的发展计划，允许这些跨媒体的转移。两个星期前，微软推出了“Live Mesh”，这是一个可以连接所有的网络功能设备的软件程序。微软公司首席软件设计师Ray Ozzie说：“这个程序不仅适用于个人电脑和电话，还有电视、游戏机、数码相机、数字录像机、媒体播放器、相机和摄像机、家用服务器等等，还有我们的汽车娱乐和导航系统以及更多。”

一个崭新的媒体需要一个新品牌，而不是扩展其现有的品牌，这样的做法是错误的。互联网不会奖赏诸如《华尔街日报》、《纽约时报》、美国广播公司、全国广播公司、哥伦比亚广播公司的Barnes＆Noble和Hallmark这些传统品牌。它只会奖赏新的品牌创造，尤其是“net”、“.com”域名的品牌，像亚马逊、易趣、雅虎、Expedia、Netflix、MySpace、Facebook和美国在线服务公司等。移动互联网也将奖励新品牌的创建，特别是媒体。像Loopt，这是一种用手机全球定位系统来与朋友分享实时地理位置的服务。订阅《成功营销》请点击http://www.vmarketing.cn/dingyue

总的来说，.com域名的传统品牌是不会应用到移动互联网当中的。

“mobi电话”？新设备的诞生

如果移动互联网是一个全新的大众传播媒体，你会怎样命名这个移动接收装置呢？在我看来，合理的名称是“mobi电话”，以反映数以千万计的“.mobi”手机网站的大规模来临。

一种设备的名称并不总是能够描述其实际用途的，大多数人很少使用计算机进行计算。“mobi电话”未必只包括手机，还有其它的移动装置，很多人也许喜欢使用一个独立的装置打电话。

很显然，一些人的想法和我类似。对于我来说，最有趣的一则新闻是诺基亚公司81亿美元收购世界电子地图开发商Navteq公司。

81亿美元？这相当于华尔街期刊作为一间公司总价值的1.5倍。这惊人的数字会告诉您芬兰的父老乡亲都在思考些什么，与之配合的想法是，GPS接收器将成为未来电信设备的关键功能。订阅《成功营销》请点击http://www.vmarketing.cn/dingyue

全球定位系统，像每一个技术变革一样，环境的变化为一个产品或媒体分解同样创造了条件。

移动营销将迅速增长

第一次大规模的营销出现在互联网上，现在将会是移动互联网。此外，移动互联网正在告诉我们，移动营销不再是一个梦想，而是一个现实。到目前为止，移动营销已占据了一小块广告市场(去年盈利7.08亿美元)。当然，这与手机和互联网的用户仍然不成比例，手机用户远远领先于全球互联网用户。

移动互联网市场的潜力让传统的互联网市场相形见绌。去年，全球售出超过11.5亿部手机，而只售出2.712亿部个人电脑。换句话说，每售出一台电脑的同时有4部手机被售出。在我看来，大多数消费者会选择一个他们生活不可或缺的全球定位系统装备精良的mobi手机设备。

当然，mobi手机并不只是另外一个装置，它是另一个媒体接收端，这个媒体是一个来自互联网的独特和不同的个体。它可能会比传统的互联网发展得更普遍、更强大。想利用这个新媒体优势的公司将很快注册他们的公司及品牌名称为“.mobi”的移动域名。

此外，每个.mobi手机网站都应该同企业或品牌的.com域名网站分开考虑。两种不同的媒体需要两种不同的做法。你不会把一个电台的广告放在电视上，所以，为什么你要把.com的节目呈现给.mobi的观众呢？长远而言，“移动”将成为美国整体市场营销环境非常重要的一部分，什么样的广告方式最适合最新的移动媒体呢？

消费者决定的主动型广告

我认为，有两种广告类型：一种可以被形容为“被动型”广告，另一种为“主动型”广告 。

被动型广告是指我们经常可以在报纸、杂志、广播和电视上见到的广告。为了在媒体上曝光的赞助商，媒体通常会放置一则赞助商的消息，这样做会打断读者、听众和观众。另一方面，主动型广告是由消费者自动发起的，在互联网上，搜索广告就是一个典型的例子。订阅《成功营销》请点击http://www.vmarketing.cn/dingyue

除此之外，在传统的媒体也有主动型广告。特别是报纸和电话簿上的分类广告。互联网上主动型广告所占比例大约为40％，这就是谷歌公司取得辉煌成就的原因所在。

移动互联网同传统互联网相比，将会给主动型广告营销提供一个更大的舞台。这就是为什么对于像Google一样的移动互联网公司来说，根据用户的确切位置，搜索.mobi手机网站将会是另一座金矿，但这仅仅是个开始。

一个拥有二维条码扫描仪的mobi手机，能让超市、药店、服装店里面的消费者通过扫描商品获得大量的信息。当某些事情发生的时候，例如，当某个名人在酒楼或夜总会露面的时候，mobi手机用户可能会接到通知。有了足够的.mobi网站供用户使用时，我们很容易想象到mobi手机会成为一个多么有用的装置。

我们经常会遇到下面的问题：什么时候限制车速呢？发生大雾的天气时，能见度会削弱，但通过自动降低车速限制，也许我们能够避免大量的连环撞击。下一个出口有多遠？在那儿我们会发现什么设备？最近的旅馆汽车旅馆位置在哪儿？房间的价格是多少？最近的煤气站位置在哪儿？汽油价格是多少？按类型和消费水平，最近的餐厅在什么位置？酒瓶上的摆放编码是多少？众多事实中的一个也许可以通过简单的扫描标签就清楚了。订阅《成功营销》请点击http://www.vmarketing.cn/dingyue

消费者通过接收装置究竟能够做什么，这点也许并不是移动互联网的最重要意义所在，更重要的是这个媒体所处的环境本身已经发生了变化。例如，自从人们可以直接乘坐眼前最近的出租车以后，出租车派遣系统可能就会消失了，类似的例子将发生在所有类型的派遣系统。

消费者可以通过其它许多方式使用“mobi手机”。在过去8年的每个8月份，我和我的夫人都会驱车到西南地区的风景名胜区游玩，那些旅行日子的每个下午，我们都会密切关注王后奶品，为的是获得两个他们的巧克力糖果。当然，我们更希望明年能通过.mobi网站随时留意这个信息。订阅《成功营销》请点击http://www.vmarketing.cn/dingyue

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移动多媒体技术 篇10

随着现代经济的发展, 移动通讯和互联网日益成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务。国际电信联盟 (ITU) 统计信息显示:2013年全球移动用户数已达到68.35亿, 互联网用户也达到27.49亿, 中国移动通讯用户总数超过11亿, 移动互联网用户数超过4.6亿。越来越多的人希望在移动的过程中高速地接入互联网, 获取急需的信息, 完成想做的事情, 移动与互联网相结合的趋势成为必然。目前, 移动互联网正逐渐渗透到人们生活、工作的各个领域, 短信、铃图下载、移动音乐、手机游戏、视频应用、手机支付、位置服务等丰富多彩的移动互联网应用迅猛发展, 正在深刻改变信息时代的社会生活, 移动互联网经过几年的曲折前行, 终于迎来了新的发展高潮。

随着移动互联网行业的蓬勃发展, 传统的通讯业务受到挑战, 以往的只见文字和声音的通讯模式正悄然发生变化, 取而代之的是整合了文字、图形、图像、声音等多种内容的交互方式, 人使得人与人之间的沟通更为多元化。而互动多媒体则在此基础上更进一步, 具有更强的实时互动性, 是集成“视频、语音、文字、数据、流媒体”的互动通讯。以facetime为代表的集声音视频为一体的新一代视频聊天技术正悄然崛起。

然而与国外相比, 中国的移动互联网存在网络差异化和设备异构化问题, 严重制约着视频通话产品的发展。如何通过技术手段来解决网络异构化和设备差异化, 是新一代通讯产品面临的问题。

2 移动多媒体交互系统架构

图1展示了多媒体交互系统架构的基本模块, 其主要包含两个重要组成部分:音视频处理模块和网络传输处理模块。

2.1 音视频处理模块

音视频处理模块主要负责音视频的采集、编码、显示, 以及媒体数据后处理等。

2.2 网络传输处理模块

网络传输处理模块主要负责终端与服务器以及用户之间信令传输、P2P穿透、P2P直连传输以及服务器中转: (1) 消息信令传输模块。完成用户信息注册、登录、P2P穿透信令以及网络状态反馈等协议传输。 (2) P2P网络下UDP穿透模块。对于绝大多数移动终端来说, 其网络连接时都处于某个NAT局域网内, 其IP和端口是局域网私有而不是全球唯一的。所以, 两个处于局域网内的终端是不能直接连接的, 而必须通过NAT穿透技术获取双方在公网上的IP和端口映射, 才能够直连并传输媒体数据。 (3) 音视频媒体数据P2P直连传输模块。如果NAT穿透成功, 则终端直接可以直接传输音视频媒体数据。这不仅能够大大减轻服务器中转负担, 更能够提高媒体数据传输的实时性, 获得更好的用户体验。 (4) 音视频媒体数据服务器中转模块。在某些NAT穿透失败的情况下, 我们必须保证用户能够正常连接 (可能损失一些实时性) , 此时必须借助中转服务器, 分发双方媒体数据。

3 基于P2P网络的UDP穿透

由图1可以看出, 网络传输模块在系统中占用重要地位。网络传输模块的稳定性、实时性, 直接影响着用户体验。因此, 网络模块的设计与实现, 尤其是在移动互联网环境下的稳定性和实时性, 是每个互联网络应用需要重点关注并解决的问题。

由上述系统分析可知, 网络模块主要包含两部分: (1) 信令传输模块。信令传输模块完成用户注册、登录、邀请、P2P穿透信息的传输。这些协议与相应的业务流程有着密切关系, 因此要求传输可靠性, 但实时性可以适当放宽。因而这一模块采用TCP协议完成。 (2) 媒体数据传输模块。媒体数据传输模块完成双方音视频数据交互。用户建立通讯连接后, 对媒体数据的实时性就有很高的期望, 而稳定性可以适当降低 (即容忍一定丢包率) 。而由于TCP协议本身特性限制并不能满足实时性的要求, 因此UDP传输则成为媒体数据的首先传输协议。

而两个客户端在通讯前一般处于各自的内网环境 (NAT) , 通讯时需要经过各自的路由器到达外网, 然后传送到目的地。如果两端的路由器通过某种方式可以直接连接并通讯, 即为穿透。穿透的主要工作是客户端在两端的路由之间建立彼此的映射, 传输时直接通过路由发往至另一端的路由。

3.1 NAT[1]简介

随着互联网络及各种联网终端的迅速发展, 绝大多数家庭及企事业单位的用户都有上网需求, 导致IP地址及路由急剧膨胀。但是, 现行的IPV4协议使用公有的32bit的IP地址空间 (虽然IPV6标准早已提出, 但总体推进进度却依然缓慢) , 使得公有IP地址远远不能满足快速发展的网络需求。NAT技术的合理使用能够在在IPV4协议的基础上, 很好的解决这个问题。

NAT的最初设计目的是用来增加似有组织可用地址控件和解决将现有的私有网络 (通俗的讲就是大家熟知的局域网、内网) 连接到互联网上的问题。互联网拨号机构 (IANA) 将地址划分为公有IP地址和私有IP地址, 公有IP地址是指在因特网上全球唯一的IP地址, 而私有IP地址是指只能作为内部网络拨号使用, 不能在互联网络上直接使用, 因此可以不必向ISP或注册中心申请。RFC1918为私有网络预留除了三个IP地址段, 如下[2]:

A类:10.0.0.0~10.255.255.255;B类:172.16.0.0~172.31.255.255;C类:192.168.0.0~192.168.255.255

3.1.1 NAT原理

简单的说, NAT (Network Address Translation, 网络地址转换) 是将IP数据包头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程, 它可以在路由器、防火墙或者单独的NAT设备等多种网络设备上进行配置, 能够有效解决IP地址不足的问题。

如图2.1所示, NAT的工作流程简单大致有四个步骤[3]:

第1步:网络终端设备的网关设定为NAT主机, 当其需要连上Internet的时候, 网络终端设备上的协议包就会被发送到NA主机, 这个时候的协议包头的源IP地址信息为10.0.0.172:80;第2步:透过NAT主机, 将网络终端设备的对外协议包的IP地址信息 (10.0.0.172:80) 修改成NAT设备所具有的公共IP地址信息, 因为是公共IP, 所以这个封包就可以连上Internet了, 同NAT主机并且会记忆这个协议包是由哪一个 (10.0.0.172:80) 终端设备传送来的;第3步:由Internet传送回来的协议包, 由NAT主机接收到了, 这个时候, NAT主机会去查询原本记录的IP地址信息, 并将目标IP信息由公共IP改回原来的10.0.0.172:80;第4步:最后则由NAT主机将协议包传送给原先发送封包的网络终端。

3.1.2 NAT的分类

根据NAT对内转发数据限制程度来看, 可将NAT分为以下几种类型: (1) 完全锥形 (Full Cone) :在一个完全锥形NAT中, 所有从同一个内部IP地址和端口过来的请求都被映射到同一个外部IP和端口, 此外, 任务外部主机可以通过映射在NAT上的外部地址发包给内部主机。 (2) 受限锥形 (Restricted Cone) :在一个受限锥形NAT, 同样所有从同一个内部IP和端口发出的请求都会被映射到同一个外部IP和端口, 但有完全锥形NAT不同, 只有内部主机向其发送过包的外部主机才可以对这个内部主机发包。 (3) 端口受限锥形 (Port Restricted Cone) :与受限锥形NAT类似, 但是增加了对端口的限制, 如内部主机向一个IP为X和端口为P的外部主机发送过包, 那么只有从这个主机的IP为X端口为P发出的包才能被发送到内部主机上去。 (4) 对称 (Symmetric) :在一个对称NAT上, 从同一个内部主机的IP和端口发送到某个目标IP和端口的所有请求会被映射到同一个外部IP和端口上, 如果同一个内部主机从同一个源IP和端口发送到不同的目标主机时, 会被映射到不同的外部端口上去。另外, 只有收到过包的外部主机才能发送包给内部主机。

3.2 基于UDP的P2P传输限制

由3.1节分析可知, 处于不同内网间的用户之前需要通讯, 其地址必须通过各自NAT设备转换成公有IP。然而, 如图2.2, NAT设备之间也并不知道目标设备的内网IP地址对应的公有IP地址信息, 因此还是无法直接将发给对方, 因此, 通常的设计还会有一个具有公有IP的中转服务器, 双方的数据有NAT发送给中转服务器, 由中转服务器分发给双方。

因此, 由NAT的分类介绍及图2.2分析可知, 限制基于UDP的P2P传输的原因无外乎两个: (1) 终端设备A和终端设备B之间在连接建立之前, 并不知道对方的公有IP信息 (NAT转后的公有IP信息) 。 (2) NAT设备对内转发数据限制。

3.3 UDP穿透方案实现

要实现处于两个不同内网之间用户之间的UDP直连, 就必须突破3.2节中所提到的限制:获取公有IP信息及规避NAT对内转发数据限制, 这一过程通常被称作UDP穿透或者UDP打洞技术, 其系统流程如图2.3。

流程说明: (1) NAT端口映射:在NAT A, NAT B路由上建立客户端音视频的端口, 以此端口进行P2P传输, 共包括音频和视频两组数据。 (2) 附带的NAT映射信息包括:客户端IP地址及音视频端口。客户端NAT的IP地址及在NAT上映射的音视频端口。 (3) 连接测试:客户端向对方发送测试信息, 对方收到后立即返回给发送方。如果在一定时间内收到自己的测试信息并且收到对方的测试信息, 测试通过, 否则失败。

3.3.1 UPn P及STUN

UPn P是即插即用技术在网络环境中的扩展, 他通过用户控制点向NAT设备发送控制信息添加端口映射的方式实现NAT穿透。UPn P不需要对现有设备进行改造, 但要求集成NAT功能的网关或路由器支持UPn P功能。目前大多数网关都支持UPn P, 因而我们可以首先尝试UPn P方式进行穿透, 但也不排除部分网络环境下不支持UPn P, 所以还需结合其他穿透技术才能达成目标[4]。

miniupnpc[5]是基于UPn P开发的开源项目, 其实现了搜索局域网中所有的UPNP设备、根据指定设备和外网端口获得内网信息、根据指定设备获得外网IP地址、根据指定设备, 获取连接类型等功能, 非常方便基于UPn P穿透应用。

STUN (Simple Traversal of UDP over NATs) 采用另外一种死了实现NAT穿透:内网中的主机通过位于外网具有公有IP信息的穿透服务器预先获取自己出口NAT上对应的外网IP信息, 然后在与其他节点通讯时直接使用该外网IP信息自己的通讯地址[6]。RFC3489详细介绍了STUN协议及处理流程, 当然, 人们也可以根据STUN思想自行实现穿透流程。

3.3.2 UDP穿透测试

由NAT分类可知, 外部网络终端需要访问处于NAT内的网终端, 必须满足一定的条件。因此, 当内网终端获取到NAT出口公有IP信息后, 必须相互发起UDP穿透测试, 以满足NAT向内转发数据的要求。

NAT分类中的完全锥形、受限锥形和端口受限锥形都属于静态端口分配类型, 即所有同一个内网IP和端口的请求都会被映射到同一个外部IP和端口, 不同的只是NAT在向内转发数据时是否需要由内网终端首先主动发起连接。而对称型NAT则是动态端口分配类型, 即同一个内网IP和端口发往不同的IP和端口时, 会被映射到不同的外网IP和端口。

UDP穿透测试流程如图2.4。

3.3.3 UDP穿透实现

由于目前大部分NAT设备已经支持UPn P, 因此我们采取UPn P及STUN双重方案, 以提高UDP穿透成功率, 具体实现流程如图2.5。

(1) UPn P检测接口。1) 首先调用upnp Discover启动搜索局域网中所有的UPNP设备;2) 然后调用UPNP_Get Valid IGD () 在UPNP列表中查看有效IGD设备, 其返回值含义为:=0没有IGD设备;=1有一个连接;=2有设备但没有连接;=3有UPNP但不是ICG设备;3) 如果返回1, 则调用UPNP_Add Port Mapping将内外IP, port在路由器上做一个映射;4) 映射成功后, 则UPn P检测流程结束。

(2) UDP穿透实现流程。1) 用户登录控制服务器并向控制服务器发送UDP心跳包, 服务器收到后将映射信息通过TCP转发给对方;2) 在收到对方映射信息前, 必须保持向控制服务器发送UDP包, 以维持映射信息;3) 收到对方映射信息后, 开始向对方Port及Port+1端口发送UDP测试数据, 并通知控制服务器已经开始UDP测试, 控制服务器将该信令转发给对方;4) 当对方也启动UDP测试后, 启动超时定时器;5) 在超时时间内, 是否收到对方UDP响应, 如收到, 则测试成功, 否则测试失败;6) UDP穿透测试过程中, 一般需要双方同时向对方发送UDP测试包, 为避免因映射信令通过TCP传输而造成的启动UDP测试不同步, 我们在收到双方的启动测试通知后, 才启动超时定时器, 以避免一方已经测试超时, 而另一方则还没有开始测试的问题。具体流程图如图2.6。

4 UDP+CDN中转

虽然UDP穿透技术能够解决大部分NAT直连障碍, 但是依然存在穿透失败的可能, 尤其对于这三种情况不能直接用P2P穿透, 它们分别是通信两端都是对称路由, 通信一方是对称路由另一方是端口限制路由, 或者通信两端在同一个路由下, 而路由不支持回环。因此, 在UDP穿透失败情况下需要服务器转发。

在中转模式下, 大部分延时时间发生在终端与服务器之间, 尤其是在移动互联网环境中, 由于跨IDC运营商等问题, 可能为中转模式带来更大的传输延时。因此, 从客户端到中转服务器之间, 我们仍然使用UDP传输协议。而在跨IDC之间, 则使用TCP转发模式。

跨IDC间的TCP转发, 理论上可以在每个运营商机房建立一个中转服务器, 但是这样所带来的资源消耗非常巨大, 因此我们目前较为成熟的CDN (Content Delivery Network, 即内容分发网络) 技术, 以解决不同地区、不同IDC之间传输不稳定的问题。

CDN是一种新型网络内容服务体系, 其基于IP网络而构建, 基于内容访问与应用的效率要求、质量要求和内容秩序而提供内容的分发和服务。而从广义的角度, CDN代表了一种基于网络而构建的高质量、高效率、具有鲜明网络秩序的网络应用服务模式。CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。其目的是使用户可就近取得所需内容, 解决Internet网络拥挤的状况, 提高用户访问网站的响应速度。

UDP+CDN中转模式如图3。

5 结语

通过UDP穿透及UDP+CDN转发模式, 系统较好的解决了基于移动互联网的多媒体交互实时性和稳定性的矛盾。当然, 由于系统中使用UDP传输协议以最大程度的到达实时性要求, 而UDP协议本身是不可靠传输协议, 存在一定丢包概率。在实际测试过程中, 同一个内网之间基本不会出现丢包现象, 而同一个运营商之间丢包率在3%以内, 不同运营商之间丢包率在5-7%之间, 但这并不会影响用户体验。

参考文献

[1]RFC 1632.

[2] (美) J.D.Wegner, (美) Robert Rockell等著, 赵英等译.IP地址管理与子网划分.机械工业出版社, 2001.

[3]韩毅刚, 李亚娜, 王欢编著.计算机网络技术实践教程.机械工业出版社, 2012.04.

[4]任浩, 王劲林, 鲁逸峰.UPnP和STUN相结合的NAT穿越技术研究.计算机工程与应用, 2009, 45 (2) .

[5]http://miniupnp.free.fr/, MiniUPnP Project HomePage.