流媒传输技术及解决方案研究

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1、http://www.paper.edu.cn流媒传输技术及解决方案研究黄林电子科技大学(610054)E-mail:Lin.uestc@163.com摘摘摘要要要：要：：：本文首先讲述了流媒体在Internet网上传输的各种方案,然后提出P2P流媒体传输的模式及其基本解决方案,并在此基础上总结了P2P流媒体传输的各种优点。关键词：：：P2P，空闲带宽：，多播，关键点，直播数据流中图分类号：：：：流媒体在Internet上的传输正以惊人的速度飞速发展,这一方面是由于个人连入Internet数量的飞速扩展另一方面

2、是由于大规模多媒体数据传输的需要;然而流媒体在Internet上的传输伴随着两个关键的技术问题的产生:流量和成本,下面我们将研究各种流媒体的传输方案问题以及它们各自的传输中是如何解决这两个关键技术问题的,然后我们将提出一种有效而又新型的解决方案。我们已经知道由Internet的传输机制:当点对点进行文件传输时接收者必须要文件全部被下载后才可以对下载的文件进行存取或修改、应用，而流媒体的播放是实时的，如果需要在线播放，就需要边下载边播放，这样一来Internet的传输机制就跟理论上传输永无休止的流媒体的传输严重不

3、相适应，例如：一个媒体中心存储有上千的多媒体，当有上千的用户同时提出请求时，该中心就需要发出上千个单独的流媒体给各自的请求者，而且要求网络在播放允许的时间延迟间隔内传送完毕，当完成发送后又有无数的用户提出请求，如此反复，流媒体的传输将是永无休止的，而且传送对带宽的要求也是正比于请求者的规模的。如果信息传输需求的带宽超过网络所能提供的带宽，就会出现传输“瓶颈”，传输“瓶颈”如不能得到及时解决，媒体传输延迟严重，请求者经常只能收到“服务器忙”的反馈信息，多媒体的播放[1]根本就不可能进行。上述的问题怎样才能得到有效

4、的解决呢?早期的Internet专家提出了多种解决方案,其中比较著名的同时又能解决实际问题的方案有以下几种:1)、、、媒体服务器场、媒体服务器场（（（MediaServerFarm）））这种方案采用单播（Unicasting）的方式传播流媒体，用一个或多个服务器组或群（clusteredserver）来管理用户对流媒体的请求并且平衡各机器的负载使整个系统平稳运行，即使在有其它服务器瘫痪时，通过平衡与调度，也能使系统保持很好的健壮性。在该方式下，传输网络所需要的带宽可以表示为：Bandwidthneeded=si

5、zeofaudienceXstBandwidthneeded=sizeofaudienceXstreamingqualityBandwidthneeded=sizeofaudienceXstreamingquality[2]通过该表达式可以看出，网络所需的带宽与传输媒体的质量和服务的用户数量成正比。实际上当用户的规模很大时，当数以万计的用户同时提出请求时，即使服务器群能发出响应并平衡各服务器的负载，但由于网络带宽的限制，这种方法也会在极短的时间内达到其传输的-1-http://www.paper.edu.cn极

6、限而造成“网络大塞车”，用户根本不可能接收到可以实时播放的流媒体。2)、、、内容分发网、内容分发网(CDN)解决方案如图一,该方案最早是用于多用户同时访问同一主页的问题的效率问题，其主要的思想是在在若干的关键点放置一些主页访问服务器,这样,在该关键点附近的用户就可以就近访问,从而避开了所有访问用户同一时间集中同一主服务器的状况,可以有效的避免网络拥塞现象。但是，以上讨论的问题仅在用户的分布状况与服务器的分布状况相近或相同时才是正确的，如果有大多数的用户在上海，而上海未设关键服务器，这样用户还需要通过主干网到其它

7、关键服务器上去访问，同样会给主干网带来带宽的消耗。同时该方法对降低传输成本是没有[3]效果的，因为它需要成百上千的关键服务器分布在若干关键点。图一内容分发网(CDN)示意图3)、、、多播、多播（（（Multi-casting）））我们知道在Internet的IP地址中有一些特殊的IP地址会被预留作为多点发送信息，它的思想是将流媒体同时送向多个请求的用户而不是同一时刻仅送向一个用户，所有发送给多播IP的信息都将被传送给被申明为接受者的用户。但是多播是一种严格的单向传播，它一样[4]会引起网络拥塞;同时多播也需要硬

8、件与软件的支持。4)、、、用、用用用P2P实现负载的分担与共享在上面讨论的各种方法中，客户端只是被动的接受直播媒体，而不发送；现在我们讨论一种既能接收也能发送的负载贡献传送方式(如图二)。实际上在客户端我们可以安装某个小插件（plug-in）即可实现客户端的双向传输功能，这样我们用于流媒体直播所需要的带宽就可以表示为：Bandwidthneededforthebroadcaster=B