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        淺談網(wǎng)絡(luò)視頻廣播技術(shù)

        2009-12-17 08:40:14王家樂
        網(wǎng)絡(luò)與信息 2009年12期
        關(guān)鍵詞:多播結(jié)點服務(wù)質(zhì)量

        王家樂

        摘要:近年來,網(wǎng)絡(luò)視頻的迅速發(fā)展使對網(wǎng)絡(luò)資源需求的急劇增加,這需要我們設(shè)計更加有效的視頻廣播解決方案。本文討論了現(xiàn)有的視頻廣播解決方案并介紹這方面的一些新動向。

        關(guān)鍵字:網(wǎng)絡(luò)視頻;視頻廣播;域間多播

        1網(wǎng)絡(luò)視頻的基本概念和發(fā)展現(xiàn)狀

        網(wǎng)絡(luò)視頻是利用Internet開放式環(huán)境下寬帶連接所提供的一種視頻服務(wù),它改變了傳統(tǒng)電視的播放模式,可以根據(jù)自己的需要選擇節(jié)目并隨看隨停。

        現(xiàn)在許多門戶網(wǎng)站都提供網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù),比較知名的門戶網(wǎng)站有PPStream,PPLive,TVAnts與Sopcast等。2007年11月2目,姚明率領(lǐng)火箭對陣爵士的比賽央視沒有轉(zhuǎn)播,通過與美國NBA傳播機(jī)構(gòu)的合作,PPLive網(wǎng)上直播的在線觀眾最多時達(dá)到172萬:隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和寬帶的普及,網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)無疑將更深地影響我們的生活。2網(wǎng)絡(luò)視頻的基本特征作為傳統(tǒng)視頻服務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)上的延伸,網(wǎng)絡(luò)視頻無疑要為許多同時接收相同內(nèi)容的用戶提供服務(wù),這就需要對視頻內(nèi)容進(jìn)行廣播,在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下這種類型的服務(wù)一般需要通過支持點到點傳輸提供,必不可免地導(dǎo)致帶寬資源的大量浪費,而且服務(wù)質(zhì)量難以得到保障。因此我們可以采用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)來降低帶寬的浪費并提高服務(wù)質(zhì)量。CDN技術(shù)基本思路就是盡可能避開互聯(lián)網(wǎng)上有可能影響數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的瓶頸和環(huán)節(jié),使內(nèi)容傳輸?shù)母?、更穩(wěn)。

        網(wǎng)絡(luò)視頻不僅在內(nèi)容分發(fā)操作上有嚴(yán)格的要求,還需要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的實時變化比如網(wǎng)絡(luò)擾動,帶寬動態(tài)變化和帶寬需求大量增加等特性。因此需要設(shè)計更有效的網(wǎng)絡(luò)視頻廣播方案以滿足在用戶對網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)質(zhì)量的需要。與此同時,盡量需要考慮使具有高滲透性的服務(wù)更容易引入因特網(wǎng)服務(wù)提供商和日趨飽和的網(wǎng)絡(luò)運營商基礎(chǔ)設(shè)施等問題?;谝陨蠋c,我們需要更加有效的網(wǎng)絡(luò)視頻廣播解決方案。3網(wǎng)絡(luò)視頻廣播的設(shè)計方案目前從有效利用帶寬和網(wǎng)絡(luò)流量的角度來看,主要可以根據(jù)應(yīng)用級和網(wǎng)絡(luò)級提出不同級別的內(nèi)容廣播方案。

        3.1基于應(yīng)用級的視頻廣播

        在應(yīng)用級我們主要考慮使用P2P技術(shù)進(jìn)行視頻內(nèi)容廣播。在一個P2P網(wǎng)絡(luò)中,單個主機(jī)同時充當(dāng)服務(wù)器和客戶機(jī)的角色。相對C/S模式,盡管它不能減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,但是可以使得在整個網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布比較均衡。

        這種解決方案的好處是:(1)不需要額外的路由器和其他網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,也不需要改變?nèi)魏位A(chǔ)設(shè)施,成本比較低;(2)對等結(jié)點在下載視頻流的同時也將視頻流上傳給其他的對等點,易于擴(kuò)展并且?guī)砹舜罅康馁Y源。當(dāng)然在實際應(yīng)用中由于用戶之間需要傳輸數(shù)據(jù)流,隨著數(shù)據(jù)在用戶之間進(jìn)行點到點的流動,網(wǎng)絡(luò)流量可能隨著用戶數(shù)量的增加產(chǎn)生巨大的消耗。

        目前使用P2P技術(shù)進(jìn)行視頻廣播的方法主要可分為兩類:基于樹的推送方法和基于網(wǎng)的拉伸方法,后者是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動方法。

        基于樹的推送方法構(gòu)造了一棵或多棵以節(jié)目源為根的組播分發(fā)樹,按照轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則采用推的方式從父節(jié)點向每個子節(jié)點推送數(shù)據(jù),它是一種為簡單但有效的數(shù)據(jù)廣播方法,但是也存在一些缺點比如當(dāng)出現(xiàn)節(jié)點擾動時候性能較差。

        基于網(wǎng)的拉伸方法具有健壯性、良好的對抗節(jié)點擾動性、對動態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性和有效利用節(jié)點的可用帶寬等性能,它采用用隨機(jī)的方法對抗節(jié)點的隨機(jī)失效,并采用拉伸的方法獲取數(shù)據(jù),但是它也存在對服務(wù)質(zhì)量無法保證且時延較長等問題。

        目前,也有一些研究者也提出了一些混合方法來改進(jìn)效果,但是多少都存在一些問題由于沒有與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)點有聯(lián)系的對等點位置信息,網(wǎng)絡(luò)結(jié)點和鏈路重復(fù)處理數(shù)據(jù)流,由于重復(fù)處理量和網(wǎng)絡(luò)結(jié)點數(shù)量成比例。這就導(dǎo)致對網(wǎng)絡(luò)資源需求過高,不可避免地引起對用戶質(zhì)量體驗(QoE)的影響。由于資源的飽和狀態(tài)和無法應(yīng)對對網(wǎng)絡(luò)資源的巨大需求,一些門戶網(wǎng)站不得不降低服務(wù)質(zhì)量,所有這些都威脅到這些P2P視頻廣播的中長期業(yè)務(wù)模型。3.2基于網(wǎng)絡(luò)級的視頻廣播在網(wǎng)絡(luò)級主要考慮采用多播的方式進(jìn)行視頻廣播。多播是一種允許單個視頻信號同步地傳遞給多個終端用戶的技術(shù),它是與用戶數(shù)量無關(guān),這種技術(shù)建立在路由器具有多播lP數(shù)據(jù)流的能力上,使用多播技術(shù)可以減少網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流,但是做為代價,需要路由器的支持、保持流量和擁塞控制的能力以及多播組標(biāo)識符的額外處理開銷。

        在互聯(lián)網(wǎng)上,由于網(wǎng)絡(luò)的混雜屬性,需要多播能夠功能性的穿越多個域和自治系統(tǒng),也就是說域間多播。域間多播意味著經(jīng)濟(jì)的需要并在全球一級的按照統(tǒng)一協(xié)定部署路由器與所需的功能和互操作性協(xié)議,這就不單純屬于技術(shù)問題了,因此,這種解決方案在互聯(lián)網(wǎng)上不可能作為一種通用的方案。

        3.3P4P體系結(jié)構(gòu)

        前面提過,即使最先進(jìn)的P2P解決方案如果不考慮與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施連接的用戶位置,也無法避免網(wǎng)絡(luò)結(jié)點和鏈路重復(fù)處理數(shù)據(jù)流,導(dǎo)致不確定的帶寬消耗的結(jié)果。

        在這個領(lǐng)域,一些研究者和組織設(shè)計了一種稱為P4P的體系結(jié)構(gòu)。它提出依靠服務(wù)提供商和P2P應(yīng)用的合作,由最了解網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的服務(wù)提供商提供底層網(wǎng)絡(luò)信息,供上層應(yīng)用有效選擇“鄰近”節(jié)點、擁塞程度低和開銷小的鏈路傳輸內(nèi)容。IETF工作組和其他的一些網(wǎng)絡(luò)運營商正在這個領(lǐng)域進(jìn)行研究,相信在不久的將來會取得突破。

        4總結(jié)和展望

        因特網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入寬帶多媒體時代,網(wǎng)絡(luò)視頻信息毫無疑問成為了因特網(wǎng)的主要流量,而且隨著技術(shù)的發(fā)展,將越來越對網(wǎng)絡(luò)的性能提出更高的要求。本文討論了一些目前比較常用視頻廣播方案并關(guān)注這方面的最新動態(tài),這個方向是很多研究者現(xiàn)在和未來一段時間關(guān)注的重點,相信隨著視頻廣播的進(jìn)一步完善,更多人將能夠享受網(wǎng)絡(luò)視頻帶來的快樂。

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