運行在移動(dòng)數字網(wǎng)絡(luò )上的移動(dòng)多媒體方案
2003/08/25
第一部分 引言
隨著(zhù)移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展以及移動(dòng)數據業(yè)務(wù)和可以承載數據業(yè)務(wù)終端的普及，基于傳統話(huà)音業(yè)務(wù)的競爭已經(jīng)不再是移動(dòng)電信營(yíng)運商關(guān)注的焦點(diǎn)；在移動(dòng)數據平臺上運行的多種多樣的增值業(yè)務(wù)已經(jīng)成為移動(dòng)營(yíng)運尚提升自己競爭力的制勝法寶。盡管全球股市中IT泡沫的破滅導致3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的建設和3G業(yè)務(wù)的推出被大大推遲，電信營(yíng)運商仍在積極尋求適當的解決方案；他們在追求高速移動(dòng)數字網(wǎng)絡(luò )和降低巨大的網(wǎng)絡(luò )建設成本之間尋求一種折中,折中的結果是可以較好兼容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，伴隨著(zhù)CDMA1X和GPRS網(wǎng)絡(luò )的建立，基于1X和GPRS數據網(wǎng)絡(luò )的多種業(yè)務(wù)需求應運而生。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(huà)業(yè)務(wù)、VideoEMAIL業(yè)務(wù)。我們認為移動(dòng)VOD業(yè)務(wù)和可視電話(huà)業(yè)務(wù)是最能體現CDMA1X網(wǎng)絡(luò )價(jià)值的業(yè)務(wù)，而移動(dòng)MOD（Music
On Demand）和增強型視像彩信業(yè)務(wù)（VIDEOMAIL）可以最好體現GPRS現有的特點(diǎn)。
廣州富年電子科技有限公司的核心技術(shù)人員長(cháng)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。通常，涉及到視頻和影象的流媒體業(yè)務(wù)只能運行在3G網(wǎng)絡(luò )上面；但由于最近兩年視頻壓縮技術(shù)的長(cháng)足進(jìn)步以及我們在這個(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)當前的狀況
1，２.5/3G移動(dòng)數據網(wǎng)絡(luò )
目前中國聯(lián)通正在積極推廣CDMA1X網(wǎng)絡(luò )上可能的各種應用，可以預計，伴隨著(zhù)CDMA1X數據網(wǎng)絡(luò )會(huì )有大批基于移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò )的應用涌現出來(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，中國聯(lián)通宣稱(chēng)，CDMA1X網(wǎng)絡(luò )的峰值下載速度可以達到144Kbps；測試顯示，在信號良好的情況，CDMA1X的終端的平均下載速度可以達到40Kbps到80Kbps。另一項測試顯示，在通常情況下，CDMA1X的上載速度可以達到32Kbps，顯然CDMA1X網(wǎng)絡(luò )有巨大的應用潛力。
中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò )也已經(jīng)建成，移動(dòng)宣稱(chēng)GPRS最高下載速度可以達到40Kbps,我們的測試顯示其平均下載速度可以達到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(lèi)多。
電信營(yíng)運商聲稱(chēng)在將來(lái)的3G網(wǎng)絡(luò )中，峰值下載速度將2Mbps。業(yè)界預計中國政府將在2005年前批準至少兩個(gè)3G牌照。
但是比起歐美和日本、韓國等發(fā)達國家的2.5G網(wǎng)絡(luò )，中國的2.5G網(wǎng)絡(luò )還有很大的局限性。主要表現在平均傳輸帶寬低，CDMA1X的傳輸帶寬只想當于發(fā)達國家的1/2，GPRS的傳輸帶寬也只達到發(fā)達國家的1/3，且穩定性差。這種情況導致國內2.5G的數據業(yè)務(wù)單調且難以普及，國外基于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的2.5G網(wǎng)絡(luò )上。這就為我們提供了巨大的機會(huì )和挑戰。
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)競爭促使移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)勢在必行。而中國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)數據業(yè)務(wù)的推廣和應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用。VCD和DVD系列產(chǎn)品在中國得到了極大的普及就是一個(gè)具體體現。為了在同樣的網(wǎng)絡(luò )條件下傳輸更好質(zhì)量的視音頻內容，我們需要引入更好的圖象和聲音編碼技術(shù)。我們認為當前VOD系統中廣泛采用的MPEG-2編碼標準、H.263標準和MEPG-4
SP編碼標準不能良好地運行在當前中國2.5G網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中；而剛剛完成的H.264標準具備在當前中國2.5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )上被廣泛應用的潛力，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)勢更加明顯。比起國外移動(dòng)視頻編碼（如PacketVideo公司）廣泛使用MPEG-4
SP標準，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的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )上運行的流暢和清晰程度要遠遠優(yōu)于國外目前的解決方案。
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(xiàn)傳輸環(huán)境。
3）在語(yǔ)音編碼方面，G.722.2作為第一個(gè)可運行在移動(dòng)環(huán)境上的寬帶音頻編碼標準，其聲音質(zhì)量比GSM和傳統的CDMA有了顯著(zhù)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的寬頻音頻壓縮標準，在同等速率下，壓縮性能比MP3有了顯著(zhù)的提高。
綜合考慮中國2.5G的網(wǎng)絡(luò )狀況和H.264以及G.722的編碼性能，我們認為現在是推廣基于H.264技術(shù)的移動(dòng)VOD業(yè)務(wù)和移動(dòng)可視電話(huà)業(yè)務(wù)的最好時(shí)機。
3，終端處理技術(shù)
我們知道，多媒體業(yè)務(wù)對終端的要求比傳統業(yè)務(wù)對終端的要求高。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(chǎng)商在低功耗、高性能處理器方面取得了十分顯著(zhù)的進(jìn)步。Intel推出了高主頻、帶Wireless
MMX增強的移動(dòng)CPU Xscale系列產(chǎn)品。而基于Xscale和基于Microsoft WinCE系列操作系統的PDA和手機越來(lái)越多。TI的OMAP
CPU也顯示了在移動(dòng)領(lǐng)域的強大處理能力。今年國內將有五到七家手機廠(chǎng)商推出采用上述CPU和操作系統的PDA或者SmartPhone。
另外，傳統的手機廠(chǎng)商象Nokia新推出的手機也開(kāi)始采用功能更強的處理器和擁有更大的內存，可上網(wǎng)和支持彩信業(yè)務(wù)已經(jīng)成為主流手機機型的基本配置。
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(huà)業(yè)務(wù)。
第三部分 業(yè)務(wù)描述
根據中國2.5網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)，結合我們自身的技術(shù)和系統解決方案的優(yōu)勢，我們針對CDMA1X網(wǎng)絡(luò )推出了移動(dòng)VOD，增強型移動(dòng)視頻郵件、移動(dòng)可視電話(huà)的系統解決方案。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）終端瀏覽節目目錄，
2）選擇需要點(diǎn)播的內容，節目目錄包括實(shí)時(shí)節目流（如電視新聞）和非實(shí)時(shí)節目流（如電影）。
3）終端將選擇好的節目編號發(fā)送到服務(wù)器提出點(diǎn)播請求，點(diǎn)播請求還可選擇播放模式，然后終端等待接受節目流。
4）服務(wù)器在接到點(diǎn)播請求號，從視頻數據庫或者實(shí)時(shí)節目源中獲取需要傳輸的節目數據流，送到緩存中，然后向終端傳輸節目?jì)热荨?br>
5）終端接收并實(shí)時(shí)解碼和播放節目?jì)热荩枰獣r(shí)可保存在終端上。
移動(dòng)VOD系統可以滿(mǎn)足移動(dòng)用戶(hù)了解即時(shí)視頻新聞，了解最新娛樂(lè )信息的需要。
2，系統結構
整個(gè)系統的結構如下圖所示
其中各個(gè)功能模塊的描述如下：
１）終端系統
在終端上安裝的軟件可瀏覽并選擇節目源，可實(shí)時(shí)接受服務(wù)器的流媒體，并實(shí)時(shí)地解壓縮視音頻數據流以及在終端上顯示和播放出來(lái)。
２）VOD目錄服務(wù)器
負責響應用戶(hù)的登錄請求，查詢(xún)節目在數據庫的位置，將終端信息，節目位置告知流服務(wù)器，并做必要的統計。
３）流服務(wù)器
流服務(wù)器負責并發(fā)地向終端傳輸節目?jì)热荩匾獣r(shí)在斷點(diǎn)處重新傳輸。
４）視頻數據庫
用于存放已經(jīng)在制作好的節目。
５）實(shí)時(shí)視頻服務(wù)器
實(shí)時(shí)編碼視頻和音頻節目
６）計費服務(wù)器
可根據播放時(shí)間，流量，時(shí)間段，次數采用不同的計費模式做統計。
3，技術(shù)指標
１）并發(fā)用戶(hù)數量：同時(shí)并發(fā)用戶(hù)量30,000個(gè)，注冊用戶(hù)量500,000個(gè)。
２）響應速度：小于5秒鐘
３）數據傳輸帶寬：在CDMA1X上每路48Kbpss到100Kbps，在GPRS上每路16Kbps到32Kbps。
４）最大節目長(cháng)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?jì)?yōu)于當前CDMA音頻質(zhì)量，在同等帶寬上品質(zhì)超過(guò)MP3。
4，運行平臺
１）支持的終端：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。
２），支持的操作系統：支持Pocket PC 2002、2003，支持Symbian，支持SmartPhone.
３）網(wǎng)絡(luò )平臺：CDMA1X，GPRS，寬帶網(wǎng)絡(luò )。
5，相關(guān)標準
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(huà)描述(IETF RFC 2327)
2） 視頻編碼：H.264標準
3） 音頻編碼 ：G.722.1標準，G.722.2標準
二、移動(dòng)視頻郵件方案
１，移動(dòng)VideoEmail的基本業(yè)務(wù)流程：
１） 開(kāi)始錄制視頻和音頻片段，編碼視頻和音頻內容，
２）終端向服務(wù)器發(fā)出發(fā)送EMAIL的請求
３）終端同時(shí)緩存和發(fā)送視頻和音頻內容的郵件到服務(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：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(huà)質(zhì)量。
三、移動(dòng)可視電話(huà)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)出呼叫請求。
2）服務(wù)器響應請求，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)編碼視頻和音頻數據流并傳輸給被叫終端。
4）被叫終端解碼數據流。同時(shí)被叫終端編碼視頻和音頻數據流并傳輸給主
叫終端，主叫中斷解碼視頻和音頻數據流。
5）任何一端申請終止通話(huà)。服務(wù)器終端會(huì )話(huà)。
2，示意圖
一個(gè)跨各種網(wǎng)絡(luò )和終端的可視電話(huà)系統圖如下：
系統：
1）包括筆記本、PC計算機、PDA、手機各種終端
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.
1）并發(fā)用戶(hù)數量： 同時(shí)并發(fā)用戶(hù)量50,000個(gè)
2）響應速度：小于5秒鐘
3）數據傳輸帶寬：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?jì)?yōu)于當前CDMA音頻質(zhì)量
3,相關(guān)標準
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(huà)描述(IETF RFC 2327)
2）視頻編碼：H.264標準
3）音頻編碼：G.722.2標準
三、為中國移動(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(xiàn)業(yè)務(wù)(Mobile Music On Demand)
終端可以快速查詢(xún)想要點(diǎn)播的音樂(lè )，然后終端選定點(diǎn)播的節目，服務(wù)器認證后即可在線(xiàn)播放。也可以按照用戶(hù)設定的模式連續在線(xiàn)播放。其聲音的品質(zhì)相當于A(yíng)M廣播。
2， MTV下載業(yè)務(wù)
采用了H.264和G.722.1編碼技術(shù)處理的數據流大小是同類(lèi)其他系統編碼輸出的1/3到1/2，可以為用戶(hù)節約一倍的傳輸時(shí)間和流量收費。
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(hù)端軟件的移動(dòng)裝置中。其支持的終端包括現有可支持彩信業(yè)務(wù)的移動(dòng)終端。
第四部分 結束語(yǔ)
我們的目標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)應用于包括有線(xiàn)寬帶和移動(dòng)數據網(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)模式和可運營(yíng)的系統平臺將為移動(dòng)營(yíng)運商、增值業(yè)務(wù)提供商、和移動(dòng)最終用戶(hù)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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