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P2P与组播结合实现高质量IP视频直播承载

来源:<a href='http://bbs.hqew.com/viewthread.php?tid=470492' target='_blank'>yuexiaofeng</a> 作者:华仔 浏览:1865

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摘要: 1、高质量IP视频直播特点随着网络技术的发展与普及,全程数字化、网络化的视频直播业务已开始应用,如目前在开展的IPTV业务、PC终端上的实时广播业务、广播式远程会议业务等。这些业务由于实时性、视频质量要求均较高,所以在IP网络传输所占用的带宽也较高。在目前应用的互联网音视频点播/直播应用,一般使用的带宽都在512kbit/s以下,所以即使使用高压缩率的编码技术如MPEG4/H.264,其观看效果也不理想,严重影响业务的推广。提高

1、高质量IP视频直播特点

随着网络技术的发展与普及,全程数字化、网络化的视频直播业务已开始应用,如目前在开展的IPTV业务、PC终端上的实时广播业务、广播式远程会议业务等。这些业务由于实时性、视频质量要求均较高,所以在IP网络传输所占用的带宽也较高。

在目前应用的互联网音视频点播/直播应用,一般使用的带宽都在512 kbit/s以下,所以即使使用高压缩率的编码技术如MPEG4/H.264,其观看效果也不理想,严重影响业务的推广。提高视频直播的带宽是解决视频质量的最根本办法,一般说来,1.5 Mbit/s的MPEG4视频直播流观看效果已接近目前的有线广播电视效果,4 Mbit/s可以优于DVD的效果。1.5 Mbit/s以上的高带宽视频直播由于占用的带宽高,所以给IP网络带来了巨大的压力。高质量视频直播对IP网络的要求可归纳为以下重要的几点:

(1)高带宽:高质量视频直播要求视频带宽至少在1.5 Mbit/s以上,加上音频占用的带宽及开销,高质量视频直播平均需要的带宽在2 Mbit/s以上;

(2)低丢包率:数字化视频如果出现丢包,很容易出现马赛克现象,严重的还会引起丢帧、停顿等现象,影响用户体验;

(3)低时延及抖动:时延及抖动会造成用户在开始收看或切换频道时的延时等待时间过长,目前的有线电视切换时间小于1 s,由于数字化的解码需要,目前最小的IP直播都大于1 s。

要保证用户的使用体验,高质量IP视频直播承载必须满足以上特点的要求。

2、组播技术在实现高质量视频直播存在的问题

利用流媒体技术把实时节目(如现场直播的体育节目)传送到用户端,由用户通过电脑或加上机顶盒的电视机收看是流媒体的重要应用。目前主要的网络传输方式包括单播和组播。由于单播需要建立服务器和客户端的点对点连接,对服务器及网络资源的要求较高,所以在大量用户同时收看同一实时节目的场合较适用组播技术。

组播技术(也称多址广播或多播)技术,是一种允许一台或多台主机(组播源)发送单一数据包到多台主机(一次的,同时的)的网络技术。组播作为一点对多点的通信,是节省网络带宽的有效方法之一。组播能使一个或多个组播源只把数据包发送给特定的组播组,而只有加入该组播组的主机才能接收到数据包。目前,IP组播技术被广泛应用在网络音频/视频广播、AOD/VOD、网络视频会议、多媒体远程教育等方面。

组播技术虽然可以减轻服务器的负担,而且大大减少了骨干网的网络流量,但组播技术在承载高质量视频方面的缺点也非常明显,其主要缺点包括:

(1)组播的可靠性不高

组播使用UDP协议作为运输层协议,UDP协议由于没有错误重传机制,所以客户端的播放质量无法得到有效保证。由于组播的这个重大缺点,使得利用组播进行商业视频业务的成功案例极少。

(2)设备对组播的支持不足

目前中国主要的电信运营商中,都存在多种不同厂家不同型号的设备,这些设备对组播协议的支持程序不一,设备间的互通性还存在很大问题;在电信运营商中大量存在的ATM DSLAM不支持组播功能;BRAS对组播的支持能力也较弱。这些都是造成组播在国内电信运营商中未能进入商用的主要原因。

(3)组播的可控可管理能力较弱

由于组播协议本身是一种无控制的通信协议,其可控可管理能力较弱。如组播对相关IGMP信息如不作特殊处理,容易出现未授权用户通过IGMP请求非法接收组播流的风险;由于难以对所有组播源的合法性进行检查,存在非法用户利用组播源攻击组播网络的可能;由于组播网络是基于目前的宽带网络,其设备众多管理复杂,所以防止非法用户将组播源接入到组播网络中的难度相当大。

3、P2P技术在实现高质量IP视频直播存在的问题

P2P技术是通过参与系统的节点之间的直接交互来实现信息资源和服务的共享,突破了传统的客户端/服务器模式,强调节点之间的“对等性”,即P2P系统中每一参与节点兼有服务器和客户端两种身份。P2P组网架构在媒体存储、交换和传输等领域存在先天优势,蕴藏着巨大的创造力和应用前景。

P2P技术具有低成本、高扩展性、高服务质量、高安全性等先天优势,能够解决基于C/S架构和CDN架构存在的不可扩展性、投资回报率低、热点效应等问题。其成功部署应用将促进媒体服务的开展,有助于优化网络流量,提高现有资源利用率,节省投资,带来良好的经济和社会效益。但以P2P实现高质量视频直播承载也存在相当的劣势,主要包括:

3.1 在ADSL环境下成本优势不明显

ADSL是一种非对称带宽的网络技术,其下行比上行带宽要大得多(下行最大8 Mbits/s,上行最大512 kbit/s)。由于高质量IP视频直播所需的带宽在2 M以上,这意味着,如果某用户要依靠P2P邻居为其提供数据,则最少需要4个用户(4×512 kbit/s上行)为其数据流。由于直播用户均是一边收看一边为其他用户提供服务的,接收数据流的用户与发送数据流的用户是相同的,所以在ADSL网络环境下,还需大量服务器为用户提供数据流,其成本优势不明显。相对而言,组播技术的成本优势明显。

3.2 增加接收时延

使用P2P直播时,除了与组播同样需要网络时延、解码时延等因素外,P2P还增加了Cache时延。由于P2P技术是通过Cache存贮数据而为其它用户提供数据流,所以Cache时延的大小如果太小则效果会很差,目前一般P2P Cache时延均在十几秒以上,大大降低了用户的使用体验。

3.3 网络流量流向难以控制

P2P用户数量大,难以对用户的网络流量流向进行优化控制,将形成许多跨城域网、跨骨干网的流量,不利于网络运营商进行网络规划及设计。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
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