運行在移動數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上的移動多媒體方案
2003/08/25
第一部分 引言
隨著移動通訊技術(shù)的發(fā)展以及移動數(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)的競爭已經(jīng)不再是移動電信營運商關(guān)注的焦點；在移動數(shù)據(jù)平臺上運行的多種多樣的增值業(yè)務(wù)已經(jīng)成為移動營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(dǎo)致3G移動網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和3G業(yè)務(wù)的推出被大大推遲，電信營運商仍在積極尋求適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案；他們在追求高速移動數(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，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VOD業(yè)務(wù)、移動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)價值的業(yè)務(wù)，而移動MOD（Music
On Demand）和增強型視像彩信業(yè)務(wù)（VIDEOMAIL）可以最好體現(xiàn)GPRS現(xiàn)有的特點。
廣州富年電子科技有限公司的核心技術(shù)人員長期致力于多媒體信息處理和電信服務(wù)軟件的研究和開發(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)的長足進步以及我們在這個領(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VOD業(yè)務(wù)和移動VideoPhone（或者VideoEmail）的移動流媒體系統(tǒng)解決方案。
第二部分 技術(shù)背景
我們先簡單回顧在我們的方案中涉及到的幾個關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前的狀況
1，２.5/3G移動數(shù)據(jù)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(yīng)用，可以預(yù)計，伴隨著CDMA1X數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)會有大批基于移動寬帶網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用涌現(xiàn)出來。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，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(yīng)用潛力。
中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)建成，移動宣稱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GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點在于它的覆蓋范圍廣泛，可支持的終端種類多。
電信營運商聲稱在將來的3G網(wǎng)絡(luò)中，峰值下載速度將2Mbps。業(yè)界預(yù)計中國政府將在2005年前批準(zhǔn)至少兩個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(xiàn)在平均傳輸帶寬低，CDMA1X的傳輸帶寬只想當(dāng)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(wěn)定性差。這種情況導(dǎo)致國內(nèi)2.5G的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)單調(diào)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和挑戰(zhàn)。
綜上所述，我們已經(jīng)進入了一個移動帶寬可以初步承載多媒體業(yè)務(wù)的時代，激烈的市場競爭促使移動多媒體業(yè)務(wù)勢在必行。而中國2.5G網(wǎng)絡(luò)的局限性，將使移動多媒體壓縮技術(shù)和流媒體傳輸技術(shù)在移動數(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)品在中國得到了極大的普及就是一個具體體現(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)不能良好地運行在當(dāng)前中國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2.5G移動網(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)勢更加明顯。比起國外移動視頻編碼（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的移動網(wǎng)絡(luò)上運行的流暢和清晰程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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，最適合有噪聲的無線傳輸環(huán)境。
3）在語音編碼方面，G.722.2作為第一個可運行在移動環(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有變化。G.722.1作為第一個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VOD業(yè)務(wù)和移動可視電話業(yè)務(wù)的最好時機。
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(tǒng)業(yè)務(wù)對終端的要求高。在移動的環(huán)境，由于功率消耗的限制，這個矛盾更加突出。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步。Intel推出了高主頻、帶Wireless
MMX增強的移動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和手機越來越多。TI的OMAP
CPU也顯示了在移動領(lǐng)域的強大處理能力。今年國內(nèi)將有五到七家手機廠商推出采用上述CPU和操作系統(tǒng)的PDA或者SmartPhone。
另外，傳統(tǒng)的手機廠商象Nokia新推出的手機也開始采用功能更強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)成為主流手機機型的基本配置。
因此，正在成為主流的智能多媒體移動終端已可以支持我們將要開展的移動VOD和移動可視電話業(yè)務(wù)。
第三部分 業(yè)務(wù)描述
根據(jù)中國2.5網(wǎng)絡(luò)的特點，結(jié)合我們自身的技術(shù)和系統(tǒng)解決方案的優(yōu)勢，我們針對CDMA1X網(wǎng)絡(luò)推出了移動VOD，增強型移動視頻郵件、移動可視電話的系統(tǒng)解決方案。在GPRS網(wǎng)絡(luò)上則推出了移動音頻點播業(yè)務(wù)，移動視頻郵件業(yè)務(wù)。下面我們對這些業(yè)務(wù)做具體描述。
一、移動VOD方案
１，業(yè)務(wù)描述
移動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）選擇需要點播的內(nèi)容，節(jié)目目錄包括實時節(jié)目流（如電視新聞）和非實時節(jié)目流（如電影）。
3）終端將選擇好的節(jié)目編號發(fā)送到服務(wù)器提出點播請求，點播請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)器在接到點播請求號，從視頻數(shù)據(jù)庫或者實時節(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)目內(nèi)容。
5）終端接收并實時解碼和播放節(jié)目內(nèi)容，需要時可保存在終端上。
移動VOD系統(tǒng)可以滿足移動用戶了解即時視頻新聞，了解最新娛樂信息的需要。
2，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示
其中各個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，可實時接受服務(wù)器的流媒體，并實時地解壓縮視音頻數(shù)據(jù)流以及在終端上顯示和播放出來。
２）VOD目錄服務(wù)器
負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶的登錄請求，查詢節(jié)目在數(shù)據(jù)庫的位置，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。
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)目內(nèi)容，必要時在斷點處重新傳輸。
４）視頻數(shù)據(jù)庫
用于存放已經(jīng)在制作好的節(jié)目。
５）實時視頻服務(wù)器
實時編碼視頻和音頻節(jié)目
６）計費服務(wù)器
可根據(jù)播放時間，流量，時間段，次數(shù)采用不同的計費模式做統(tǒng)計。
3，技術(shù)指標(biāo)
�。保┎l(fā)用戶數(shù)量：同時并發(fā)用戶量30,000個，注冊用戶量500,000個。
２）響應(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)目長度：小于60分鐘
�。担┮曨l質(zhì)量：圖象大小QCIF，幀率從5幀到15幀
�。叮┮纛l質(zhì)量：音頻質(zhì)量優(yōu)于當(dāng)前CDMA音頻質(zhì)量，在同等帶寬上品質(zhì)超過MP3。
4，運行平臺
�。保┲С值慕K端：筆記本，PDA（iPAQ，ET180），SmartPhone，Nokia 7650, Nokia 3650。支持基于Xscale為CPU的移動終端，基于OMAP的移動終端。
�。玻�，支持的操作系統(tǒng)：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(biāo)準(zhǔn)
１）傳輸協(xié)議
RTP實時媒體傳輸(IETF RFC 2190)
RTSP實時流傳輸(IETF RFC 2326)
RTCP實時媒體傳輸控制(IETF RFC 1889)
SDP會話描述(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、移動視頻郵件方案
１，移動VideoEmail的基本業(yè)務(wù)流程：
�。保� 開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的請求
３）終端同時緩存和發(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、移動可視電話方案
1，業(yè)務(wù)描述
移動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(yīng)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）主叫終端實時編碼視頻和音頻數(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）任何一端申請終止通話。服務(wù)器終端會話。
2，示意圖
一個跨各種網(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計算機、PDA、手機各種終端
2）可以跨寬帶和CDMA1X移動網(wǎng)進行交互可視通訊。
3，技術(shù)指標(biāo).
1）并發(fā)用戶數(shù)量： 同時并發(fā)用戶量50,000個
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)量優(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實時媒體傳輸(IETF RFC 2190)
RTSP實時流傳輸(IETF RFC 2326)
RTCP實時媒體傳輸控制(IETF RFC 1889)
SDP會話描述(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、為中國移動GPRS定制的業(yè)務(wù)
我們?yōu)镚PRS定制了兩種業(yè)務(wù)。
1， 音樂在線業(yè)務(wù)(Mobile Music On Demand)
終端可以快速查詢想要點播的音樂，然后終端選定點播的節(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)約一倍的傳輸時間和流量收費。
3， VideoEmail
可將一個15秒左右的視音頻片段通過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)的移動終端。
第四部分 結(jié)束語
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)模式延伸到移動網(wǎng)絡(luò)上來，并充分發(fā)揮移動網(wǎng)絡(luò)方便靈活的特點。相信我們開發(fā)的業(yè)務(wù)模式和可運營的系統(tǒng)平臺將為移動營運商、增值業(yè)務(wù)提供商、和移動最終用戶創(chuàng)造出新的服務(wù)價值。
廣州富年電子公司供稿 CTI論壇編輯
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