流媒体技术综述

摘　要：随着Internet的迅猛发展，流媒体技术已经广泛应用于新闻发布、广播电视、教育、金融、视频会议、安防等领域，对人们的工作及生活方式产生深远的影响。本文通过对现有的流媒体技术的原理、系统构成、传输协议等的总结分析，系统的介绍了流媒体的基本概念及特点，研究了流媒体的关键技术，并从用户的角度对流媒体的应用前景做了展望。 　　

关键词：流媒体；传输协议；系统结构
　　流媒体（Streaming Media）是指采用流式传输的方式在Internet播放的多媒体格式。在流媒体出现之前，人们在互联网上获取音视频信息的唯一方式就是将音视频文件下载到本地计算机进行观看。而流媒体技术把连续的影像和声音信息以数据流的方式实时发布，即边下边播的方式，使得用户无需等待下载或只需少量时间缓冲即可观看，大大提高了音视频信息的可观赏性，节约用户时间及系统资源。
　　自从1995年progressive Network公司（即RealNetwork公司）发布第一个流产品以来，流媒体得到巨大的发展，已经成为目前互联网上呈现音、视频信息的主要方式。
1. 流媒体传输的方法
　　流媒体传输技术分为两类：:顺序流传输(Progressive streaming )和实时流传输(Realtime streaming)。
　　顺序流方式又叫渐进式下载，其传输方式是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线内容，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的部分。由于标准的HTTP服务器可发送顺序流式传输的文件，也不需要其他特殊协议，所以顺序流式传输经常被称作HTTP流式传输。
　　实时流方式：实时流式传输使媒体可被实时观看到，特别适合现场广播并提供VCR 功能，具备交互性，可以在播放的过程中响应用户的快进或后退等操作。实时流式传输必须匹配网络带宽，其出错的部分一般被忽略，传输质量特别时低带宽时的质量要比顺序传输的差。实时流传输需要专门的流媒体服务器和流传输协议。
2. 流媒体技术原理
　　流式传输方式是指通过特定算法将音频和视频等多媒体文件分解成多个小的数据包，由服务器向客户端连续传送，用户可播放已经接收到的数据包，而不需要将整个文件下载到客户端。由于TCP协议不太适合传输多媒体数据，故在实时流媒体方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时数据。
3. 流媒体技术的系统结构
　　目前不同公司的流媒体解决方案各不相同。但就其本质来说，一个完整的流媒体系统至少包括三个组件:编码工具、服务器及播放器。这三个组件间通过特定的通信协议相互联系，按特定的格式相互交换数据。
4. 传输协议
　　流媒体系统各组件通过传输协议相互通信。对于顺序流传输，可采用HTTP协议进行传输。但HTTP协议并不适合传输实时流数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时多媒体数据。传输协议是流媒体技术的一个重要组成部分，也是基础组成部分。它包括"RSVP(资源预留协议)"、"RTP(实时传输协议)"、"R T C P (实时传输控制协议)" 和"RTSP(实时流协议)"，这四种协议构成了"rea1-time"服务的基础。
4.1 资源预留协议RSVP (Resource Reserve Protocol)
　　RSVP是Internet上的资源预订协议，使用RSVP可以让流数据的接收者主动请求流数据上的路由器，为该数据流预留一分网络资源（即带宽），在一定程度上为流媒体的传输提供服务质量。
4.2  实时传输协议RTP与RTCP
　　RTP是用于Internet/Intranet针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多传输的情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据，但它本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。RTP和RTCP配合使用，能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，特别适合传送网上的实时数据。
4.3  实时流协议RTSP
　　 RTSP是由Real Networks和Netscape共同提出的，该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成数据传输。RTSP 是应用级协议，它以底层的RTP和RSVP为依托，控制实时数据的发送，它提供了可扩展框架，使实时数据的受控、点播成为可能。在客户端应用程序中对流式多媒体内容的播放、暂停等操作都是通过RTSP协议实现的。
4.4 MMS协议（Microsoft Media Server Protocol）
　　与QuickTime和Realsystem流媒体技术采用RTSP协议进行传输不同，微软采用专用协议MMS进行流式传输。
　　MMS协议是用来访问并且流式接收Windows Media服务器中流媒体文件（asf或 wmv）的一种协议。MMS协议是访问Windows Media发布点上的单播内容的默认方法。观众在 Windows Media Player 中必须使用 MMS 协议才能引用该流。
5. 主要的流媒体技术
5.1 四大流媒体技术
　　目前，互联网上流媒体主要流媒体技术方案有Real Networks公司的Real System方案，微软公司的Windows Media流式媒体解决方案，Apple公司的QuickTime流式媒体解决方案及Adobe公司的Flash流媒体解决方案。
5.1.1 Real System
　　Real Networks是Internet上流媒体传输的先驱者和领导者。其流媒体文件包括RealAudio，Real Video，Real Presentation和RealFlash4类文件。
5.1.2 Windows Media
　　Windows Media的前身是微软公司的Netshow产品，随着流媒体的广泛应用，微软推出了整套的流媒体制作、发布和播放产品。由于Windows Media的成本较低且简单易学，支持屏幕录制等功能，故在教育方面应用较广。其流媒体文件包括视频文件WMV/ASF，音频文件WMA等。
5.1.3 QuickTime流式媒体解决方案
　　Apple的QuickTime是一个跨平台的解决方法，同时支持苹果系统及Windows，其播放器支持多达40种的格式，交互性较强。由于大部分QuickTime编码器和服务器软件均运行在苹果操作系统中，故QuickTime流式媒体在PC机上应用较少。
5.2 新型流媒体技术
5.2.1 HTTP流式媒体
　　传统的顺序流传输(Progressive streaming )由于采用传统的HTTP协议传输，并不支持现场直播等实时流传输。而随着网络技术的发展，最新的流媒体技术已经支持采用HTTP协议传输流媒体文件和进行实时流传输。HTTP流式媒体的代表有Microsoft公司 IIS平滑流式媒体（IIS Smooth St reaming）、APPLE公司HTTP流媒体直播（HTTP Live streaming），Adobe公司最新的Flash Media Server 4.5也支持HTTP流式媒体传输。
5.2.2 P2P流媒体
　　P2P流媒体技术并不是一个崭新的流媒体技术。他是P2P技术同流媒体技术结合的产物。基于P2P 的流媒体服务系统并不改变现有的流媒体服务架构, 只是在现有系统的基础上, 改变传统模式下的服务方式和数据传输路径, 使请求同一媒体流的客户端组成一个P2P 网络, 使服务器只须向这个P2P 网络中的少数节点发送数据, 而这些节点可以把得到的数据共享给其余的节点。
6．总结
　　截至2011年6月，我国的网民人数已经达到4.85亿，其中中国家庭电脑宽带上网网民规模达到3.90亿人。如此巨大的网民数量，为流媒体的发展带来了前所未有的机遇发展机遇。随着互联网的飞速发展，人们对互联网内容多样化的需求也越来越强烈，流媒体业务的需求与只俱增。目前，流媒体已经广泛应用于网络电视，远程教育，移动设备，数字电视，安防监控，视频会议等多个领域。今后流媒体的发展趋势是：①随着流媒体技术的进步、网络带宽的增加及新型高质量编码方式的出现，流媒体的质量进一步提高，高清流媒体将成为主流。②流媒体技术的应用更加广泛。基于流媒体技术的数字电视将取代传统有线电视成为主流；同时随着3G网络基础设施的完善和移动终端功能的增强，融合语音、文字、图像等多种形态的移动实时流媒体业务，如手机流媒体直播、移动网络会议等，将使流媒体的应用达到一个新的高度。
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