運(yùn)行在移動(dòng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上的移動(dòng)多媒體方案
2003/08/25
第一部分 引言
隨著移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展以及移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和可以承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)終端的普及，基于傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)不再是移動(dòng)電信營(yíng)運(yùn)商關(guān)注的焦點(diǎn)；在移動(dòng)數(shù)據(jù)平臺(tái)上運(yùn)行的多種多樣的增值業(yè)務(wù)已經(jīng)成為移動(dòng)營(yíng)運(yùn)尚提升自己競(jìng)爭(zhēng)力的制勝法寶。盡管全球股市中IT泡沫的破滅導(dǎo)致3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和3G業(yè)務(wù)的推出被大大推遲，電信營(yíng)運(yùn)商仍在積極尋求適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案；他們?cè)谧非蟾咚僖苿?dòng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和降低巨大的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本之間尋求一種折中,折中的結(jié)果是可以較好兼容2G網(wǎng)絡(luò)的2.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（CDMA1X和GPRS）近兩年在全球被率先采用，相應(yīng)的在2.5G網(wǎng)絡(luò)上的增值業(yè)務(wù)也得到了迅猛地發(fā)展。
在中國(guó)，伴隨著CDMA1X和GPRS網(wǎng)絡(luò)的建立，基于1X和GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的多種業(yè)務(wù)需求應(yīng)運(yùn)而生。其中包括上網(wǎng)業(yè)務(wù)、郵件收發(fā)業(yè)務(wù)、彩信業(yè)務(wù)、GPS業(yè)務(wù)，移動(dòng)VOD業(yè)務(wù)、移動(dòng)MOD業(yè)務(wù)、可視電話業(yè)務(wù)、VideoEMAIL業(yè)務(wù)。我們認(rèn)為移動(dòng)VOD業(yè)務(wù)和可視電話業(yè)務(wù)是最能體現(xiàn)CDMA1X網(wǎng)絡(luò)價(jià)值的業(yè)務(wù)，而移動(dòng)MOD（Music
On Demand）和增強(qiáng)型視像彩信業(yè)務(wù)（VIDEOMAIL）可以最好體現(xiàn)GPRS現(xiàn)有的特點(diǎn)。
廣州富年電子科技有限公司的核心技術(shù)人員長(zhǎng)期致力于多媒體信息處理和電信服務(wù)軟件的研究和開(kāi)發(fā)，在多媒體壓縮技術(shù)方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)。通常，涉及到視頻和影象的流媒體業(yè)務(wù)只能運(yùn)行在3G網(wǎng)絡(luò)上面；但由于最近兩年視頻壓縮技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步以及我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域不斷地研究和突破，使我們成功地在2.5G網(wǎng)絡(luò)上面推出了移動(dòng)VOD業(yè)務(wù)和移動(dòng)VideoPhone（或者VideoEmail）的移動(dòng)流媒體系統(tǒng)解決方案。
第二部分 技術(shù)背景
我們先簡(jiǎn)單回顧在我們的方案中涉及到的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前的狀況
1，２.5/3G移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)
目前中國(guó)聯(lián)通正在積極推廣CDMA1X網(wǎng)絡(luò)上可能的各種應(yīng)用，可以預(yù)計(jì)，伴隨著CDMA1X數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)會(huì)有大批基于移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用涌現(xiàn)出來(lái)。作為典型的2.5G技術(shù)，CDMA1X在網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬上有了很大的提高，中國(guó)聯(lián)通宣稱，CDMA1X網(wǎng)絡(luò)的峰值下載速度可以達(dá)到144Kbps；測(cè)試顯示，在信號(hào)良好的情況，CDMA1X的終端的平均下載速度可以達(dá)到40Kbps到80Kbps。另一項(xiàng)測(cè)試顯示，在通常情況下，CDMA1X的上載速度可以達(dá)到32Kbps，顯然CDMA1X網(wǎng)絡(luò)有巨大的應(yīng)用潛力。
中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)建成，移動(dòng)宣稱GPRS最高下載速度可以達(dá)到40Kbps,我們的測(cè)試顯示其平均下載速度可以達(dá)到20Kbps。移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)在于它的覆蓋范圍廣泛，可支持的終端種類多。
電信營(yíng)運(yùn)商聲稱在將來(lái)的3G網(wǎng)絡(luò)中，峰值下載速度將2Mbps。業(yè)界預(yù)計(jì)中國(guó)政府將在2005年前批準(zhǔn)至少兩個(gè)3G牌照。
但是比起歐美和日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的2.5G網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)的2.5G網(wǎng)絡(luò)還有很大的局限性。主要表現(xiàn)在平均傳輸帶寬低，CDMA1X的傳輸帶寬只想當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家的1/2，GPRS的傳輸帶寬也只達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3，且穩(wěn)定性差。這種情況導(dǎo)致國(guó)內(nèi)2.5G的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)單調(diào)且難以普及，國(guó)外基于2.5G網(wǎng)絡(luò)的增值業(yè)務(wù)的成熟模式和技術(shù)也難以直接照搬到中國(guó)的2.5G網(wǎng)絡(luò)上。這就為我們提供了巨大的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。
綜上所述，我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)移動(dòng)帶寬可以初步承載多媒體業(yè)務(wù)的時(shí)代，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)勢(shì)在必行。而中國(guó)2.5G網(wǎng)絡(luò)的局限性，將使移動(dòng)多媒體壓縮技術(shù)和流媒體傳輸技術(shù)在移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的推廣和應(yīng)用中起到更加重要的作用。
2，多媒體編碼技術(shù)
我們注意到，多媒體編碼技術(shù)在最近十年得到了前所未有的應(yīng)用。VCD和DVD系列產(chǎn)品在中國(guó)得到了極大的普及就是一個(gè)具體體現(xiàn)。為了在同樣的網(wǎng)絡(luò)條件下傳輸更好質(zhì)量的視音頻內(nèi)容，我們需要引入更好的圖象和聲音編碼技術(shù)。我們認(rèn)為當(dāng)前VOD系統(tǒng)中廣泛采用的MPEG-2編碼標(biāo)準(zhǔn)、H.263標(biāo)準(zhǔn)和MEPG-4
SP編碼標(biāo)準(zhǔn)不能良好地運(yùn)行在當(dāng)前中國(guó)2.5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中；而剛剛完成的H.264標(biāo)準(zhǔn)具備在當(dāng)前中國(guó)2.5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上被廣泛應(yīng)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(yōu)勢(shì)更加明顯。比起國(guó)外移動(dòng)視頻編碼（如PacketVideo公司）廣泛使用MPEG-4
SP標(biāo)準(zhǔn)，我們的H.264編碼器輸出的壓縮圖象在同等質(zhì)量下帶寬要求減少一倍多，這樣我們的視頻流在中國(guó)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的流暢和清晰程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)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(wú)線傳輸環(huán)境。
3）在語(yǔ)音編碼方面，G.722.2作為第一個(gè)可運(yùn)行在移動(dòng)環(huán)境上的寬帶音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，其聲音質(zhì)量比GSM和傳統(tǒng)的CDMA有了顯著的提高，而所需要的帶寬基本沒(méi)有變化。G.722.1作為第一個(gè)ITU的寬頻音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，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(guó)2.5G的網(wǎng)絡(luò)狀況和H.264以及G.722的編碼性能，我們認(rèn)為現(xiàn)在是推廣基于H.264技術(shù)的移動(dòng)VOD業(yè)務(wù)和移動(dòng)可視電話業(yè)務(wù)的最好時(shí)機(jī)。
3，終端處理技術(shù)
我們知道，多媒體業(yè)務(wù)對(duì)終端的要求比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)對(duì)終端的要求高。在移動(dòng)的環(huán)境，由于功率消耗的限制，這個(gè)矛盾更加突出。然而，最近幾年芯片生產(chǎn)廠商在低功耗、高性能處理器方面取得了十分顯著的進(jìn)步。Intel推出了高主頻、帶Wireless
MMX增強(qiáng)的移動(dòng)CPU Xscale系列產(chǎn)品。而基于Xscale和基于Microsoft WinCE系列操作系統(tǒng)的PDA和手機(jī)越來(lái)越多。TI的OMAP
CPU也顯示了在移動(dòng)領(lǐng)域的強(qiáng)大處理能力。今年國(guó)內(nèi)將有五到七家手機(jī)廠商推出采用上述CPU和操作系統(tǒng)的PDA或者SmartPhone。
另外，傳統(tǒng)的手機(jī)廠商象Nokia新推出的手機(jī)也開(kāi)始采用功能更強(qiáng)的處理器和擁有更大的內(nèi)存，可上網(wǎng)和支持彩信業(yè)務(wù)已經(jīng)成為主流手機(jī)機(jī)型的基本配置。
因此，正在成為主流的智能多媒體移動(dòng)終端已可以支持我們將要開(kāi)展的移動(dòng)VOD和移動(dòng)可視電話業(yè)務(wù)。
第三部分 業(yè)務(wù)描述
根據(jù)中國(guó)2.5網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，結(jié)合我們自身的技術(shù)和系統(tǒng)解決方案的優(yōu)勢(shì)，我們針對(duì)CDMA1X網(wǎng)絡(luò)推出了移動(dòng)VOD，增強(qiáng)型移動(dòng)視頻郵件、移動(dòng)可視電話的系統(tǒng)解決方案。在GPRS網(wǎng)絡(luò)上則推出了移動(dòng)音頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)，移動(dòng)視頻郵件業(yè)務(wù)。下面我們對(duì)這些業(yè)務(wù)做具體描述。
一、移動(dòng)VOD方案
１，業(yè)務(wù)描述
移動(dòng)VOD業(yè)務(wù)的基本業(yè)務(wù)流程為：
1）終端瀏覽節(jié)目目錄，
2）選擇需要點(diǎn)播的內(nèi)容，節(jié)目目錄包括實(shí)時(shí)節(jié)目流（如電視新聞）和非實(shí)時(shí)節(jié)目流（如電影）。
3）終端將選擇好的節(jié)目編號(hào)發(fā)送到服務(wù)器提出點(diǎn)播請(qǐng)求，點(diǎn)播請(qǐng)求還可選擇播放模式，然后終端等待接受節(jié)目流。
4）服務(wù)器在接到點(diǎn)播請(qǐng)求號(hào)，從視頻數(shù)據(jù)庫(kù)或者實(shí)時(shí)節(jié)目源中獲取需要傳輸?shù)墓?jié)目數(shù)據(jù)流，送到緩存中，然后向終端傳輸節(jié)目?jī)?nèi)容。
5）終端接收并實(shí)時(shí)解碼和播放節(jié)目?jī)?nèi)容，需要時(shí)可保存在終端上。
移動(dòng)VOD系統(tǒng)可以滿足移動(dòng)用戶了解即時(shí)視頻新聞，了解最新娛樂(lè)信息的需要。
2，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示
其中各個(gè)功能模塊的描述如下：
１）終端系統(tǒng)
在終端上安裝的軟件可瀏覽并選擇節(jié)目源，可實(shí)時(shí)接受服務(wù)器的流媒體，并實(shí)時(shí)地解壓縮視音頻數(shù)據(jù)流以及在終端上顯示和播放出來(lái)。
２）VOD目錄服務(wù)器
負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶的登錄請(qǐng)求，查詢節(jié)目在數(shù)據(jù)庫(kù)的位置，將終端信息，節(jié)目位置告知流服務(wù)器，并做必要的統(tǒng)計(jì)。
３）流服務(wù)器
流服務(wù)器負(fù)責(zé)并發(fā)地向終端傳輸節(jié)目?jī)?nèi)容，必要時(shí)在斷點(diǎn)處重新傳輸。
４）視頻數(shù)據(jù)庫(kù)
用于存放已經(jīng)在制作好的節(jié)目。
５）實(shí)時(shí)視頻服務(wù)器
實(shí)時(shí)編碼視頻和音頻節(jié)目
６）計(jì)費(fèi)服務(wù)器
可根據(jù)播放時(shí)間，流量，時(shí)間段，次數(shù)采用不同的計(jì)費(fèi)模式做統(tǒng)計(jì)。
3，技術(shù)指標(biāo)
１）并發(fā)用戶數(shù)量：同時(shí)并發(fā)用戶量30,000個(gè)，注冊(cè)用戶量500,000個(gè)。
�。玻╉憫�(yīng)速度：小于5秒鐘
�。常⿺�(shù)據(jù)傳輸帶寬：在CDMA1X上每路48Kbpss到100Kbps，在GPRS上每路16Kbps到32Kbps。
�。矗┳畲蠊�(jié)目長(zhǎng)度：小于60分鐘
５）視頻質(zhì)量：圖象大小QCIF，幀率從5幀到15幀
６）音頻質(zhì)量：音頻質(zhì)量?jī)?yōu)于當(dāng)前CDMA音頻質(zhì)量，在同等帶寬上品質(zhì)超過(guò)MP3。
4，運(yùn)行平臺(tái)
�。保┲С值慕K端：筆記本，PDA（iPAQ，ET180），SmartPhone，Nokia 7650, Nokia 3650。支持基于Xscale為CPU的移動(dòng)終端，基于OMAP的移動(dòng)終端。
�。玻�，支持的操作系統(tǒng)：支持Pocket PC 2002、2003，支持Symbian，支持SmartPhone.
�。常┚W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)：CDMA1X，GPRS，寬帶網(wǎng)絡(luò)。
5，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
�。保﹤鬏攨f(xié)議
RTP實(shí)時(shí)媒體傳輸(IETF RFC 2190)
RTSP實(shí)時(shí)流傳輸(IETF RFC 2326)
RTCP實(shí)時(shí)媒體傳輸控制(IETF RFC 1889)
SDP會(huì)話描述(IETF RFC 2327)
2） 視頻編碼：H.264標(biāo)準(zhǔn)
3） 音頻編碼 ：G.722.1標(biāo)準(zhǔn)，G.722.2標(biāo)準(zhǔn)
二、移動(dòng)視頻郵件方案
�。�，移動(dòng)VideoEmail的基本業(yè)務(wù)流程：
�。保� 開(kāi)始錄制視頻和音頻片段，編碼視頻和音頻內(nèi)容，
�。玻┙K端向服務(wù)器發(fā)出發(fā)送EMAIL的請(qǐng)求
３）終端同時(shí)緩存和發(fā)送視頻和音頻內(nèi)容的郵件到服務(wù)器。
４）服務(wù)器保存EMAIL。
５）服務(wù)器將EMAIL通過(guò)Internet發(fā)到目的地。
２，主要技術(shù)指標(biāo)：視頻大小為QCIF，視頻幀率在每秒5到15幀，音頻質(zhì)量不低于電話質(zhì)量。
三、移動(dòng)可視電話方案
1，業(yè)務(wù)描述
移動(dòng)VideoPhone的基本業(yè)務(wù)流程為：
1）主叫終端發(fā)出呼叫請(qǐng)求。
2）服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求，服務(wù)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(shí)時(shí)編碼視頻和音頻數(shù)據(jù)流并傳輸給被叫終端。
4）被叫終端解碼數(shù)據(jù)流。同時(shí)被叫終端編碼視頻和音頻數(shù)據(jù)流并傳輸給主
叫終端，主叫中斷解碼視頻和音頻數(shù)據(jù)流。
5）任何一端申請(qǐng)終止通話。服務(wù)器終端會(huì)話。
2，示意圖
一個(gè)跨各種網(wǎng)絡(luò)和終端的可視電話系統(tǒng)圖如下：
系統(tǒng)：
1）包括筆記本、PC計(jì)算機(jī)、PDA、手機(jī)各種終端
2）可以跨寬帶和CDMA1X移動(dòng)網(wǎng)進(jìn)行交互可視通訊。
3，技術(shù)指標(biāo).
1）并發(fā)用戶數(shù)量： 同時(shí)并發(fā)用戶量50,000個(gè)
2）響應(yīng)速度：小于5秒鐘
3）數(shù)據(jù)傳輸帶寬：每路32Kbps-64Kbps
4）視頻音頻質(zhì)量：圖象大小QCIF，幀率3到15幀，音頻質(zhì)量?jī)?yōu)于當(dāng)前CDMA音頻質(zhì)量
3,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
1） 傳輸協(xié)議
RTP實(shí)時(shí)媒體傳輸(IETF RFC 2190)
RTSP實(shí)時(shí)流傳輸(IETF RFC 2326)
RTCP實(shí)時(shí)媒體傳輸控制(IETF RFC 1889)
SDP會(huì)話描述(IETF RFC 2327)
2）視頻編碼：H.264標(biāo)準(zhǔn)
3）音頻編碼：G.722.2標(biāo)準(zhǔn)
三、為中國(guó)移動(dòng)GPRS定制的業(yè)務(wù)
我們?yōu)镚PRS定制了兩種業(yè)務(wù)。
1， 音樂(lè)在線業(yè)務(wù)(Mobile Music On Demand)
終端可以快速查詢想要點(diǎn)播的音樂(lè)，然后終端選定點(diǎn)播的節(jié)目，服務(wù)器認(rèn)證后即可在線播放。也可以按照用戶設(shè)定的模式連續(xù)在線播放。其聲音的品質(zhì)相當(dāng)于AM廣播。
2， MTV下載業(yè)務(wù)
采用了H.264和G.722.1編碼技術(shù)處理的數(shù)據(jù)流大小是同類其他系統(tǒng)編碼輸出的1/3到1/2，可以為用戶節(jié)約一倍的傳輸時(shí)間和流量收費(fèi)。
3， VideoEmail
可將一個(gè)15秒左右的視音頻片段通過(guò)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(dòng)裝置中。其支持的終端包括現(xiàn)有可支持彩信業(yè)務(wù)的移動(dòng)終端。
第四部分 結(jié)束語(yǔ)
我們的目標(biāo)是將最新的視頻和音頻編解碼技術(shù)和流服務(wù)器技術(shù)應(yīng)用于包括有線寬帶和移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中。使寬帶互聯(lián)網(wǎng)中與視頻和音頻有關(guān)的成功業(yè)務(wù)模式延伸到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上來(lái)，并充分發(fā)揮移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)方便靈活的特點(diǎn)。相信我們開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)模式和可運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)平臺(tái)將為移動(dòng)營(yíng)運(yùn)商、增值業(yè)務(wù)提供商、和移動(dòng)最終用戶創(chuàng)造出新的服務(wù)價(jià)值。
廣州富年電子公司供稿 CTI論壇編輯
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