在移动话音业务己日趋饱和的今日,而移动通信行业却风采依旧,从1G、2G发展到2.5G、2.75G乃至今后的3G、4G,是什么让它永葆青春?应该说是丰富多彩的移动增值业务。当前,移动通信业界关心的焦点是3G的前景,3G为用户修建了一条属于个人的信息高速公路,那么,什么是这条高速公路上的主要业务呢?据国外3G发展经验,以及目前通信技术和终端制造水平,未来移动流媒体将成为3G网络上的核心增值业务。

流媒体应用于移动网络的技术优势

就在移动通信业务正以空前的发展速度迅速普及的情况下,人们很自然地会联想到在移动网络中开展视频业务,人们可以不受位置的限制,随时随地利用手机进行视频点播、可视通话、召开视频会议和观看球赛直播等。然而,为什么这种基于无线网络的视频业务却迟迟没有进展?因为它正受无线网络带宽、时延、抖动、误码以及手持终端体积、耗电等限制。

随着2.5G移动通信GPRS和CDMA-1X(PDSN)成功商用,使移动网络数据传输速率成倍增长,再加上固网移动流媒体技术的不断成熟为移动网络中开展视频业务创造了条件。

流媒体是指在分组网络中使用流式传输技术的时基媒体,这些时基媒体系指实时音频、视频或多媒体。流媒体技术是将连续的影像和声音信息经压缩编码后,放到网络服务器上,让用户终端能够一边下载、一边播放,而不是将整个多媒体文件下载完毕后才开始播放的“下载”播放技术。流媒体技术是从互联网上发展起来的一种在线多媒体技术,具有以下三大特点:(1) 能够实时播放音视频和多媒体内容,即“边下载、边播放”;(2) 与“先下载,后播放”的“下载”方式相比较,所播放的流媒体文件只需在客户端作少量的缓冲保存,降低了客户端对存储空间的要求;(3) 不在客户端保存整个媒体文件,有利于媒体文件的版权保护。

由于流媒体技术的上述特点,决定了流媒体在移动通信网络中应用的广阔前景。首先流媒体技术在客户端所提供的缓冲存储,有效的降低了对传输带宽、时延和抖动的要求,使得在无线环境下实现实时媒体播放业务成为可能。其次,移动终端体积小、低能耗的要求,决定了终端有限的存储空间,而整个媒体文件无需在终端中保存,避免了过大的终端存储空间。再加上有效的保护版权,能够确保移

动流媒体应用的商用模式。

移动流媒体的技术特点

在我国3G移动通信网尚处于试验阶段,当前的移动流媒体业务承载在GPRS和CDMA-1X的中速数据通道上。因为GPRS和CDMA-1X已解决了承载层的移动性问题,故剩下来需要解决的问题是如何在带宽窄、干扰大,传输不稳定的无线环境中以及在体积小、低耗电的终端中完成流媒体的传送与回放。由此移动流媒体技术相对于固网流媒体技术而言,还需要解决以下问题:

1.高压缩比及低运算量

与有线信道相比较,无线信道所能提供的带宽是受限的,且移动用户所付费用与该用户在无线链路中所传送的总数据量成正比。要想在有限的带宽情况下传送海量的数字视频信号,这就要求流媒体传输系统对流媒体编码时,需要采用某种极低比特率的视频压缩编码算法,即要求有很高的压缩比。在选择视频编码标准时,不仅要考虑髙压缩比,还需要考虑该标准压缩、解压缩运算的复杂程度。采用较高计算复杂度的编解码标准,不仅会提高移动终端的硬件成本,而且增加了终端的功耗。一般情况下压缩比越高,运算越复杂,故往往选择一种折衷的方案。

2.高容错性

相对于有线信道,移动通信所使用的无线传输信道的环境要恶劣得多,数据包的接收误码率比有线信道要高几个数量级,且随着基站和终端的位置、方向的变化,误码率会发生很大的变化。而压缩的视频流对误码十分敏感,即使是不髙的误码率,也会严重影响终端回放的图像质量。为了尽可能地减少误码对视频质量的影响程度,需要提髙信道的容错能力,即通过增强信源编码算法的容错性、使用强有力的信道编码方式和采用最佳接收检测技术来满足视频传输的要求。此外,承载流媒体业务的网络传输层及底层移动通信系统也可以进一步改善流媒体传输的抗误码性能。

3.实时适应网络带宽的变化

在移动通信系统中,受环境的影响网络传输速率变化很大,要想在移动网络上开展流媒体业务,必须使流媒体系统能实时适应网络传输带宽的变化。其中至关重要的一点是应尽量减少在播放过程中的中断,以保证终端用户有良好的感受。要想满足以上要求,媒体服务器首先需要知道网络带宽的情况。为了判断每个终端的带宽,可以使用实时传输控制协议(RTCP)中扩展的接收方报告(RR)。移动终端通过RR向服务器报告。媒体服务器根据报告中的平均丢包率(FR)、最近一小段时间的累计丢包率(CNPL)和终端缓冲区内的流媒体数据存储时间(BF),三个参数可以确定目前每个终端的可用带宽和当前可提供的服务水平。由此服务器对传送给终端的音视频流进行相应的调整。

事实上,目前不少系统将以上两种技术混合使用。在网络情况正常时,系统可根据网络情况灵活的在多种速率中进行选择与切换。当网络阻塞,系统无法采用可选择的最低的速率传送时,系统会采用关键帧技术,只传输I类型的视频帧。

4.终端适配与耗电问题

移动用户数量庞大,用户终端种类繁多,且它们之间的差异很大。例如:终端对文件格式的支持能力、图形与字符的显示能力(屏幕大小、比例、分辨率、色彩域)、音频能力(单声道、立体声)等方面存在很大差异。这些差异造成了同一个节目在不同终端上回放的效果不一样,甚至在某些终端中无法回放。因此,在移动流媒体解决方案中,媒体服务器必须与终端设备进行交互,要根据终端设备的特点,传送相应的节目类型。

5.内容的版权管理问题

随着版权意识的增强,为了保护内容提供商的利益,要求终端用户下载的节目内容无法进行录制或将节目内容转发给其他用户;即使转发给了其它用户,其他用户在没有通过版权认证情况下亦无法观看。因此在流媒体系统设计中,需加入OMA DRM2.0的管理规范,提供对内容版权管理的支持,保障节目的版权,最大程度地保障节目制作者的权益。

移动流媒体的应用

从2004年开始,全球WCDMA和CDMA-1X EV-DO网络开通与业务的开拓开始进入快速增长期,截止2005年第一季度,全球WCDMA共开通64个网络,用户达到了2000多万。网络承载能力的提升为需要宽带传输的移动流媒体业务提供了基本条件。在3G发展初期视频通话和球赛直播是3G的市场基础,在英国,用户通过手机可以观看足球比赛的现场直播;在澳大利亚,是板球比赛项目;在瑞士,则以冰球比赛为主。从2004年中期开始,移动流媒体的重要应用——手机电视成为各大移动运营商业务开拓的一个亮点。各国3G运营商开始推出多频道电视直播、电影、专门为手机制作的电视短集、视频点播(VOD)等业务。

我们的近邻韩国的移动用户总数为3600万,其中CDMA-1X EV-DO(EV-DO是CDMA-1X的升级技术,下行数据传输速率可达2.4Mbit/s)的用户数达到770万,占总用户数的20%。韩国的移动运营商STK和KTF与SP、CP共同努力,在内容方面,针对移动流媒体业务的业务特点,结合用户的使用习惯与爱好,共同开发了现场直播、视频点播、互动游戏、电视购物等内容,并保持了每天的大量更新,使移动流媒体业务成为3G最主要的增值业务。在我国,2004年3月广东联通率先推出了雅典奥运会亚洲区拳击预选赛“手机电视”现场直播。2005年初,新华社与中国联通签约,在联通CDMA“影视新干线”平台上设立一个全天候播放的新闻频道“新华视讯”。2005年初上海文广和上海移动联手为用户提供业务,有6套直播电视和8个栏目电视节目的VOD点播,包括新闻、财经、体育、音乐等分类。我国目前在2.5G移动通信网络中开展移动流媒体业务,受承载网络带宽所限,视频质量和用户数量受限。其主要目的是,为在未来3G移动通信网络中开展移动流媒体业务作好技术、内容提供与市场方面的准备。