流媒体技术研究论文

摘要：带宽贵、时延大和误码率高是流媒体在卫星链路传输中亟待解决的三大问题。今天小编为大家精心挑选了关于《流媒体技术研究论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

流媒体技术研究论文 篇1：

流媒体技术研究

摘要:在本文中,我们对流媒体的相关知识进行了简单地综述,为流媒体研究的初学者提供了参考依据,我们的综述主要围绕流媒体的概念、系统构成、传输格式、传输协议以及技术特征等来展开。

关键词:流媒体 系统构成 传输格式 技术特征

1流媒体的概念

在流媒体技术中,最基本的思想就是将大的文件分割为一个个很小的文件,然后压缩打包在网络中连续实时传送。就像我们看视频不再需要像之前那样将视频完全下载下来在看,我们可以在网上一边下载一边观看,而视频的其他部分则在我们看的同时下载,从而实现了实时观看。这对于大容量的文件的使用提供了方便。实现流媒体传输必须满足以下三个条件。

在传输前文件必须被合理分割,压缩打包,这样大的文件就变成了一个个小的文件,便于传输。这是后期传输的基础。

在流媒体传输中,因为我们在使用时文件仍然在下载,所以刚下载的文件必须放在一个提前规定好的存储空间中,这个过程就是缓存,即我们常说的缓冲。这样才能使用户可以连续地得到文件。

我们在现实生活中的交流要求我们使用相同的语言,了解我们所使用语言的语义等,在网络中交流也是如此,我们必须使用一种实现商议好的,统一的方式来交流,这样才能在网络中传输各种各样的数据并识别。这种通用的“流语言”就是网络协议。在流媒体传输中常应用的是HTTP/TCP、TP/UDP协议,通过这些协议来传输数据。

现在已经应用的流媒体技术有视频聊天、远程教育、网络游戏对战平台等等,这些应用大大方便了人们的生活。

2流媒体系统的组成部分

一般而言,流媒体系统大致包含以下五个组件:转档/转码工具、编码服务器、流媒体服务器、媒体播放器以及多媒体制作技术。对于一个典型的流媒体系统而言,其主要的组件包括以下五个部分。

转档/转码工具。该工具就是将要传输的文件分割为小的文件,然后压缩打包;分割压缩可以大大减少传输的字节数,从而增大传输速率。

编码服务器。就是将人所能识别的语言的表达方式,如图片、文字转换为机器能识别的代码,这样才能实现在机器之间的传输。完成这种转换的就是编码服务器,它按照已制定好的转换规则完成编码。

流媒体服务器。媒体交流就像是生活中现实交流是需要平台的,平台就是交流的场所和交流实际发生的物理平台。在流媒体技术中服务器就是起到了平台的作用,没有服务器交流就无法进行。

媒体播放器。播放器就是将数字资料转换成人能直接感受到的影音资料,被我们看见或听见。在流媒体技术中常用的播放器有Windows Media Player、暴风影音等,它们的功能就像我们常见的CD机、电视机,播放出影音资料。

多媒体制作技术。我们常见的媒体播放经常比较单一,文字、图片、声音等,多媒体将这些单一的媒体方式有机的结合起来,可以提供一个全方位的环境氛围,使人能够更好地理解要传到的信息。多媒体技术和计算机技术及网络技术的结合,现在已经发展到教育、商业、军事等领域。流媒体技术中利用多媒体来展示信息数据使得流媒体技术在应用中更加人性化。

3流媒体传输的主要格式

流媒体文件是依托于计算机存储并可以在网络上传送的多媒体文件,一般都采用高压缩音视频编码后,按播放时间的先后顺序存储,而且为了快速定位,大都存在索引信息。下面我们将对常见的流媒体格式进行阐述和说明。

Realnetwork公司的RM、RMVB以及RA格式。1995年,RealNetworks公司设计的RealAudio Player播放器是最早的可以播放流式音频的播放器,之后,该公司对RealAudio Player播放器进行了改进,使得其也可以播放流式视频。在1999年该公司设计开发了Real Jukebox软件,通过将RealAudio Player与Real Jukebox进行合并,在2000年推出了RealOne多媒体播放器。

RM格式的特点就是在保持良好画质的前提下可以使文件尽可能的小,用户可以使用RealOne播放器对其进行播放。另外,RM格式的一个重要特点就是可以进行实时播放,即不用通过下载就可以进行在线收听或者观看的音视频。

RMVB格式是RM格式的升级格式。

RA格式是RealNetworks公司所开发的一种新型流式音频文件格式,RA格式的音频文件需要Realplayer来播放,其文件格式的体积相对较小。

Apple公司的QuickTime以及MOV格式。其中MOV格式没有固定的轨道,可以随着计算机的改变而发生变化,这样实用性更强。

Microsoft公司的ASF、WMV、WMA、AVI、MPEG、MPG以及DAT格式。其中,AVI格式对视音组合起来,进行有损压缩,源文件损失较大,造成视音质量不好,但在光盘中使用的比较广。

Micromedia公司的SWF、MTS、AAM以及AAS格式。其中WMV格式与MP3格式都是音频播放格式,但WMV格式压缩比大,但音质质量也比较好,是一种比较新的音频播放方式。

4流媒体的传输协议

在现实生活中我们交流有着一种默契,就是我们明白对方的一句话是什么意思,这种默契就是一种暗藏的协议,这是我们交流的规则。在网络传输交流中同样需要这样的协议,以使网络交流顺畅进行。常用的流媒体传输协议包含以下六种: RSVP协议,即资源预留协议;RTP协议,即实时传输协议;RTCP协议,即实时传输控制协议;MMS协议,即微软媒体服务器协议;RTSP协议,即实时流协议;MIME协议,即多目因特网电子邮件扩展协议。

5流媒体技术的特征

较之传统的媒体,流媒体具有自己独特的特征,也正是这些特征使得流媒体成为当前最具活力的媒体之一,下面我们将对这些特征进行详细地说明,这些特征包括:信息的流式传输;媒体传输的多样性;多种压缩率;获取流媒体文件的成本较低;方便的锁定用户;没有固定的标准指导流媒体这种新兴媒体的发展,这一特性促进了流媒体的发展;用户可以主动地选择流媒体的内容;流媒体的内容可以颠倒;允许多种媒体内容同时播放。

参考文献

[1]王震.流媒体技术的应用研究[J].计算机工程，2004,30(S1):373～377.

[2]王亚琴,董彦荣,薄静仪.流媒体传输协议与应用[J].办公自动化,2009,12(24): 35～39.

[3]齐蕾.流媒体技术在校园网中的应用[J].中国科技信息,2005,17(12):21.

[4]马建林.流媒体技术在数字图书馆中的应用[J].中国科技信息2005,75(16):86～87.

[5]高蕾.于流媒体技术的实时授课系统[J].中国科技信息,2005,425(13):207.

作者：曹娟娟

流媒体技术研究论文 篇2：

基于卫星的流媒体应用技术研究

摘要：带宽贵、时延大和误码率高是流媒体在卫星链路传输中亟待解决的三大问题。针对带宽贵的问题，提出将传输链路根据特点进行分段并分别采用传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）协议，使得带宽占用与在线客户端数量无关，极大地提高卫星带宽利用率；针对时延大的问题，提出将获取流媒体的触发机制采用终端主动拉取并加入过滤机制，在协议改造前提下使得已经存在媒体流只需要解码时延而不需拉流时延，从而极大地缩减时延；针对误码高的问题，采用在流媒体源端进行冗余编码的前向纠错（FEC）方法，有效提高流媒体终端解码的成功率，从而提升流媒体应用的用户友好度。

关键词：卫星传输；流媒体；UDP；FEC

随着第4代移动通信（4G）技术的普及移动手持设备性能的飞速提升，流媒体服务如远程监测控制、视频会议、远程教育、视频点播、网络直播等也得到高速发展。据统计：截至2017年6月，中国网络视频用户规模达5.65亿，较2016年底增加2 026万人，增长率为3.7%；网络视频用户使用率为75.2%[1]。

流媒体业务成为运营商继语音、短信和数据业务之后的第4种基本业务。所谓流媒体就是指采用流式传输技术在网络上连续实时播放的媒体格式，如实时音视频或多媒体文件。流媒体技术就是把连续的音视频信息经过压缩处理后放上网站服务器，由流媒体服务器向用户顺序或实时地传送各个压缩包，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己的计算机上才可以观看的网络传输技术[2]。目前，流媒体服务主要基于客户端/服务器（C/S）架构实现，其架构图如图1所示。

然而，因为高昂的建设成本导致地球表面依然有很多没有被蜂窝移动信号覆盖，比如大海、沙漠、高山、边缘地带等。卫星通信因其自身特点使其成为一种重要的移动通信的补充手段。具体而言，卫星传输链路具有如下优势：

（1）覆盖范围广。对地面的情况如高山海洋等不敏感，可以在业务量比较稀少的地区提供大范围的覆盖，在覆盖区内的任意点均可以进行通信，而且成本与距离无关[3]。

（2）通信质量好。卫星通信中电磁波主要在大气层以外传播，电波传播非常稳定。虽然在大气层内的传播会受到天气的影响，但仍然是一种可靠性很高的通信系统。

（3）成本低廉。卫星通信系统由卫星端、地面站、用户端3部分组成，除卫星固有成本外，只需要建设地面站，而无需其他的地面施工，因此卫星网络建设速度快、成本低，运行维护费用也相对低。

由于卫星信道具有与地面信道不同的一些特点，导致基于卫星传输的流媒体应用发展非常缓慢。具体而言，基于卫星传输的流媒体应用主要有以下问题：

（1）低带宽、高费用。卫星频谱是宝贵的有限资源，因此价格昂贵，例如：Ku波段的频率范围是12.4～18 GHz，卫星发射机只有54 Mbit/s带宽，且费用高昂。然而，流媒体因自己特点导致对带宽占用较大，例如：采取H264编码、1 920×1 080分辨率和24帧/秒的视频传输需要的带宽为256 kbit/s，此视频仅传输成本约20万元人民币。

（2）较长的通信延时。卫星传输距离远且通过无线电波传输导致通信延时较大，例如：典型的卫星通信延时在540 ms 左右，传输控制协议（TCP）3次握手的延时可达到1.5 s，此性能对于实时多媒体系统是无法接受的。

（3）高误码率。卫星采取无线电波传输，其受环境、天气、太阳活动等各方面影响较大，从而导致实际的卫星通信中有较高的误码，由此对多媒体应用的用户体验极为不利，而如果采取TCP进行重传会降低TCP的发送窗口，从而会引起传输的带宽利用率下降[4]。

一般来说，流媒体应用对于数据流畅度要求大于数据传输稳定性，也就是说用户对于流媒体卡顿忍耐度小于数据花屏或者清晰度下降。针对流媒体应用特点和卫星传输的特点，文中我们提出一种基于一种TCP叠加用户数据报协议（UDP）混合分段传输优化组合技术方案，以满足卫星传输流媒体应用。

1 适合基于卫星传输的

流媒体系统架构

基于卫星传输的流媒体系统的传输有2部分：一部分与传统流媒体系统相同，均基于固网传输；另一部分是基于卫星反射广播传输。卫星链路的传输层不适合采用面向连接的协议，因此我们提出了一种TCP叠加UDP混合分段传输方式的基于卫星通信的流媒体系统，其架构图如图2所示。

图2中重要部分的功能描述具体如下：

（1）实时多媒体源对多媒体进行采集、编码、压缩、音视频混合等操作形成原始实时流媒体，然后将实时流媒体源与直播流媒体服务器采用传输层TCP协议建立连接，并且将原始实时流媒体推送到直播流媒体服务器之上。

（2）因卫星传输中误码率较高，故直播流媒体服务器在接收实时多媒体流之后，采用前向纠错码（FEC）算法对实时流重新编码；然后对实时多媒体流转码、加密；同时，可将编码后的实时多媒体流转存到点播多媒体服务器形成多媒体文件。

（3）因卫星带宽较昂贵，为避免无用户观看的流占用带宽，本流媒体系统故采用终端触发媒体流下发的机制；终端采用TCP协议与直播流媒体服务器和点播多媒体服务器建立连接，如果卫星空口上没有待拉取的媒体流，则反向代理服务器向媒体流服务器拉取相应的媒体流；如果卫星空口上已经存在待拉取的流，否则终端直接从卫星空口接受广播数据进行解码即可。

（4）多媒體服务器（包括直播和点播）与反向代理服务器建立TCP连接，将相应的流推送到反向代理服务器；反向代理服务器将接收到的流进行协议转换，去除TCP包头并添加UDP包头，然后转发到卫星转发器继而将媒体流推送到卫星上，卫星采用下行广播的方式将流媒体流下发到各个地面接收器。

（5）终端通过UDP协议接收与反向代理服务器协商好的组播组接收多媒体流，然后对多媒体流进行缓冲、解密、音视频解码、FCE纠错、渲染、呈现等处理。

综上所述，本系统具有如下几个重大改进点：

（1）大幅度缩减带宽占用。假设一路多媒体流占用256 kbit/s带宽，如果有1 000路视频且同时有1万观众观看，新系统的带宽占用只有传统流媒体系统带宽的0.01%（因传统流媒体系统将占用2.560 Tbit/s带宽，而采用本文系统将只占用256 Mbit/s）。从上述结果看：本系统占用的带宽只与流媒体源的数量有关，而与终端用户的数量无关。

（2）传统流媒体系统与本系统无缝对接。因本系统也有基于传统互联网传输链路，使得本系统可以与传统流媒体系统无缝对接。具体而言，从终端用户角度看，可以无感知地接入卫星网络和微蜂窝网络并无缝切换。从系统开发者角度看，其使用方法和与传统流媒体系统没有区别，可实现平滑对接和部署。

（3）大幅度减少时延问题。在本系统拉流时，反向代理服务器会判断媒体是否已经下发，所以本系统的时延只在流媒体首次拉取时发生。对于已经下发的流媒体，新用户拉取时是从卫星终端拉取而不需要从流媒体服务器拉取，从而大大缩短延时，从而大幅提升用户体验。

（4）有效部分解决误码问题。本系统采用FEC算法进行解决，因为传输数据有冗余导致对带宽略有损失，但这样避免终端经常出现的花屏，从而有效提升用户体验。

2 适合基于卫星传输的

流媒体系统关键技术

为了使本系统充分利用卫星传输特点，我们做了大量创新，本节着重讲解卫星传输在流媒体应用的相关部分。将图2的反向代理至终端部分，细化即为图3。

如图3所示，卫星链路传输主要包括反向代理服务、基带处理单元、卫星地面转发器、通信卫星、卫星地面接收器、卫星信号分发器及终端设备。反向代理与基带单元在同一个层二网络中，且一般部署在运营商的机房中且只有内网IP，因此需要一般通过机房的网络地址转换（NAT）机制与公网进行通信。卫星接收机只需要在通信卫星覆盖范围内即可，且不限制数量，此设备负责接受/发送卫星链路数据并进行传输协议解析转换。

为了更加清晰描述上述各设备在流媒体系统中发挥作用，下面我们实例化手机端从流媒体服务器中下拉多媒体流的过程，如图4所示。

针对图4，需要特别说明2点。

（1）关于多路媒体流。反向代理收到拉取的流媒体数据后，将数据包中包头去掉，重新封装UDP包头。此时转发给基带单元协商好的固定IP和特定组播组发送。由于有多路流，为了避免多路流相互影响，端口就是一个范围，并且反向代理服务器向基带单元转发时选择一个未使用的端口即可，并将组播组详情通知到分发器和终端，这样分发器和终端才从对应的组播组分发和接收数据。

（2）关于节省带宽，主要采取3种方法：首先，因为卫星链路具有广播特性，当一个流媒体被终端拉取后，除此终端对应的分发器能接受到此流数据外，处于卫星覆盖范围的所有的分发器都可以接受到媒体流数据，那当其他分发器下的终端拉取此媒体流时，不需要再拉取流从而节省带宽，如果没有请求此媒体流，那么分发器可以直接抛弃此媒体流数据；其次，对于已经被终端拉取的多媒体流，如果同一个分发器下的其他终端也需要获取相同的多媒体流，此时其将请求流ID发送给分发器，分发器将相应的流复制一份给此终端，不再需要从流媒体服务器上拉取，这样也解决大部分用户的流媒体延时长的问题，提示用户体验友好度；最后，反向代理将拉流情况进行记录，当某一路所有的用户都没有查看时，反向代理服务器主动断掉从流媒体服务器获取媒体流数据，这样既可避免卫星带宽的占用，又可以节省Internet的带宽。

3 试验结果

关于文章提出的基于卫星链路的流媒体系统的测试，针对上文中提到的卫星传输的带宽贵、时延大、误码高的3个问题，我们主要从带宽占用、用户延时2个方面进行测试。

针对带宽占比测试，我们采用一路媒体源，因为基于卫星链路，故视频参数设置较低，通用影像传输格式的摄像头的比特率为64 kbit/s。终端采用2种模式：使用传统方案即基于TCP模式；使用本文所提方案。主要关注点是随着终端的增加（从100个用户增加到1 000个用户），卫星空口带宽的占用情况，其具体的测试结果如5所示。

从图5来看：本文所提的系统架构的卫星带宽占用至于流媒体源大小有关，与用户数无关；而传统的系统架构不但与流媒体源大小有关，而且与用户数成直线关系。

关于用户时延测试，本文系统的优势主要在于已经下发流的用户接入情况。针对时延测试，主要有2种场景：观看当前无人观看的实时流；观看当前已经有人观看的实时流。终端采用2种模式：使用传统方案即基于TCP模式；使用本文所提方案。测试结果如图6所示。

从图6来看，对于流媒体第1次下发，2种统架构时延基本持平；而对于已经下发的流，其他用户再次请求此多媒体流时，其延时急剧降低，几乎为常量，究其原因是分发器组播的设计。

5 结束语

卫星作为移动通信的有效补充手段，有着部署便利和运维成本低等优势，但带宽贵、时延大、误码高等问题影响基于卫星链路的多媒体应用。通过协议改造、架构优化、冗余纠错等相关手段，可以提高卫星传输的性能，改善卫星作为多媒体特别是流媒体的媒介功能，对移动通信网络系统的扩展至关重要的作用。

参考文献

[1] CNNIC.第40次中國互联网络发展状况统计报告[R].北京：中国互联网络信息中心， 2017

[2] 吴莉莉，刘益成. 流媒体技术及应用[J].信息技术，2002， （1）： 39-41

[3] 刘旭东，王罡，马杏池，等.卫星通信技术[M]. 北京： 国防工业出版社， 2000

[4] 车晴，王京玲. 数字卫星广播系统[M]. 北京：北京广播学院出版社， 2000

作者：黄泽武 韩桂鲁 李双全

流媒体技术研究论文 篇3：

基于园区网的流媒体应用关键技术研究

摘 要 首先针对园区网环境中流媒体的发展特征展开必要的说明和分析，而后结合对应特点，就如何构建更为高效稳定的园区流媒体环境进行了讨论，希望对于加深该领域的认识有一定的积极价值。

关键词 园区网；流媒体；技术

随着通信以及数字相关领域技术的发展，传统的C/S与单播方式在媒体流的传输服务中的价值局限开始突出，服务器的性能以及网络带宽等方面的因素，成为流媒体系统中的瓶颈因素。在这样的背景之下，P2P技术因为能够在有限的带宽资源上实现对于高质量音频以及视频文件的传输，成为流媒体领域中的重要技术之一。

1 园区网中的流媒体发展特征分析

在企业园区环境中，流媒体的发展和应用会随着企业自身的发展以及工作状态呈现出某些特征，从而形成与更广泛网络环境中的流媒体传输，在特征上有所区分的独立体系。

从目前的情况看，无论是存储流媒体还是实时流媒体，都会存在于工业园区环境中。工业环境中以监控作为主要应用的前端设备，是流媒体数据形成的主要来源，并且会进一步依据实际工作中对于流媒体数据的访问需求，在网络环境中展开传输。在园区网环境下，某些监控前端获取到的数据需要进行实时分析并且将结果反馈给对应的数据段实现决策支持，而有些监控前端仅仅需要对相应的监控环境进行数据记录即可。这样不同的工作特征，决定了流媒体在传输的过程中表现为不同的形式。而在园区网环境中，无论何种流媒体形式，流媒体在传输的过程中，并非将对应的数据全部传输到用户本低端而后才开始播放，而是将数据划分成为多个数据段分别进行传输。当时间先序的数据段到达本地之后先行展开处理和播放，同时为后序数据段的传输赢得时间，从而在播放的过程中呈现出无缝流体的特征。用户对于流媒体数据传输的体验，一方面受到先行时序数据段传输缓冲时间的影响，另一个方面则受到通信链路本身对于流媒体数据传输质量的影响。

对于当前园区网而言，P2P实时流媒体技术已经成为应用的重点。其核心价值在于将P2P技术应用于实时流媒体数据的分发中去，把网络层的组播功能转移到应用层实现，充分有效地利用各个节点的资源。此种工作方式不同于传统的C/S模式，能够实现在更多节点的网络环境中加以实现，并且从动态性以及异构性等方面也都会呈现出良好的适应特征。从理论角度看，P2P技术支持下的园区网流媒体体系对于用户数量本身并没有限制，同时对于本地有硬盘的终端而言，同样能够实现流媒体点播功能。然而对P2P流媒体系统中固有的不稳定特征难以消除，因此如何在整个网络环境中形成更为稳定的传输体系构建，成为P2P流媒体技术的热点

问题。

2 园区网环境下的流媒体传输关键技术分析

园区网环境下，流媒体的传输呈现出很强的工业特征，与之对应的关键技术也会有所不同的侧重。进一步考察到流媒体在工业园区环境中实时性较强的固有特征，在传输技术的发展方面，应当重点从如下三个角度展开部署。

2.1 流媒体文件的定位

园区工业环境内部会对流媒体要求更强的实时性，因此能否对流媒体文件实现快速定位，直接关系到整个信息网络的工作效率，甚至于关系到工业领域的安全问题，因此必须引起重视。实际工作中，定位通常依据集中服务器加以实现，但是在P2P网络中，随着节点的不断增加，这种集中服务器的可靠性和效率都得到了挑战。而对于当前技术环境而言，对应的文件定位技术已经经历了几代发展，目前相对比较常见的定位机制，是被称作DirectStream的基于目录的P2P流媒体点播系统，其文件定位方式是通过目录服务器来维护所有媒体服务器信息和客户信息，并且最终实现定位。当新的客户请求送达的时候，首先在目录中查找对应的媒体文件，并且返回候选节点，至此就已经具有了P2P特征。此种工作方式的目录无服务实现集中管理，成为该系统规模难以实现无限扩大的唯一不足之处。然而虽然如此，对于园区环境而言，由于流媒体所产生的来源以及信息消费的方式都相对固定，因此此种文件定位方式可以通过进一步的分层方式实现更为深入和良好的应用支持。

2.2 数据识别

数据识别通常会在数据安全领域发挥比较大的支持作用，但是考虑到园区网环境下，多种数据的形成、流动以及消费等方面的特征，不难发现具有较强的一致性。而这种一致性，对于深入描述流媒体的生命周期特征必然意义重大，也因此会进一步影响到流媒体应用以及传输工作的其他相关技术布局问题。对流媒体展开基于生命周期的有效识别，能够帮助进一步加强控制流媒体文件在园区网络环境中的安全水平，同时对于预测数据传输行为，协调整个网络环境的资源占用和分布情况都有积极

价值。

2.3 网络环境内部流量均衡技术

流媒体数据格式相对较大，并且其深入应用又时常关系到整个工业环境的安全水平，因此实时性特征以及其实现程度就显得至关重要。对于此种情况，为了能够实现流媒体在园区网络环境中的有序高效传输，可以采用对应的流量均衡技术用以实现顺畅网络环境的构建。常见的流量均衡技术包括网络探测以及数据挖掘两个方面，同时综合数据识别展开分析，即可获取到良好效果。

3 结论

对于园区网络环境而言，流媒体一方面在工业环境中扮演了极为重要的角色，另一个方面也为网络传输带来了相对较大的压力。实际工作中只有不断协调方面的资源，调动多种技术力量，实现对于流媒体的有效支持，才能使流媒体文件成为园区环境综合发展的推动力量。

参考文献

[1]唐瑞春，魏青磊，刘斌.一种基于P2P协作的代理缓存流媒体调度算法[J].电子与信息学报，2009，31（11）：2757-2761.

[2]陳康，余宏亮，张堃.对等网络中基于位置信息和文件流行度的自适应复本管理算法[J].计算机学报，2009，32（10）：1927-1937.

作者：靳晨