構建可擴展寬帶流媒體應用支撐環境

2019-11-03 09:07:03

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中國電信集團北京研究院楊明川解沖鋒

1. 前言

　　流媒體指在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術的連續時基媒體。所謂流式傳輸是指流媒體的播放并不要求下載完整個文件，而僅需要將開始部分緩存，然后就可以實現數據流隨時傳送隨時播放。流媒體技術的主要優勢在于它減少了用戶的等待時間。同時支持類似實況轉播的媒體傳播方式。

　　流媒體業務的質量依賴于網絡的傳輸條件、流媒體的傳輸控制、媒體的編碼壓縮效率及客戶端的解碼等幾個因素。以傳輸條件為例，在56K的窄帶網絡上，傳輸一個1分鐘的中等質量的視頻文件至少需要30分鐘，這使得實時的傳輸視頻幾乎是不可能的。而音頻流的傳輸（如ip電話），盡管對網絡吞吐量的要求不高，但是對網絡傳輸延遲的非常敏感。因此，網絡傳輸的容量是制約流媒體發展的關鍵因素之一。

　　近年來，隨著寬帶網絡的發展，特別是寬帶接入技術的發展，網絡傳輸的瓶頸正在被打破，實時的高質量流媒體傳輸成為可能。這為流媒體的發展提供了基礎。另外，音頻和視頻編解碼技術的進步和網絡流媒體協議的標準化也為流媒體的廣泛應用起到重要的促進作用。基于流媒體傳輸的應用得到了越來越多的重視,可以預計，流媒體應用必將成為未來高速網絡的主要應用之一。

2. 流媒體應用發展現狀

　　廣義的說，基于流媒體傳輸的應用都可以稱為流媒體應用。目前主流的流媒體應用包括視頻點播（VOD）、IP TV、視頻會議、遠程教學、遠程醫療等。目前，在Internet上和寬帶社區內部網絡上開展流媒體業務已經比較流行，主要的形式是VOD和在線電視、遠程教學和視頻會議也得到了極大的關注。一個廣闊的流媒體業務的市場正在形成和壯大。

　　一個完整的寬帶流媒體業務應用需要至少包含三個部分的功能：1）業務提供，即通過功能的整合向用戶提供完整的業務，例如遠程教學等；2）管理，管理包括對用戶的管理，對內容的管理，還包括認證，授權，記賬，計費等；3）傳輸，在承載網上有效的傳輸流式媒體內容是業務提供的基礎。

　　目前，寬帶流媒體業務應用主要基于特定的流媒體應用類型，例如VOD或者遠程教學，應用的類型比較單一，規模也較小,盡管這種小型的、范圍比較狹窄的寬帶流媒體應用也能支持上述的所有功能，但是這種小而全的模式有如下缺點：

　　功能不完整、性能和擴展性較差。由于支持上述的全部功能的流媒體應用需要的開發和運行成本很高，因此，實際的系統通常會在功能和性能上有所折衷。

　　系統的規模有限，這里規模包括網絡的規模和用戶的規模。對于獨立的流媒體應用而言，用戶資源是獨占的，用戶需要單獨的去發展，同時，用戶的范圍還受地理等其他因素的限制，因此，用戶的規模是有限的。同樣，網絡的規模也受網絡成本等因素的限制，其規模有限。

　　開發周期長，業務提供較慢。系統的復雜性決定了開發周期長，業務提供慢，特別是新的業務開發和提供能力較弱。

　　擴展性差，對新的業務類型的增加和業務規模增長的支持不足。

　　運行和維護的成本高，應用需要獨立負責所有的運行和維護。

　　運營模式單一，不能有效的滿足市場的變化。對于需要利益回報的商業運營而言，這一點尤為重要。

3. 寬帶流媒體應用支撐環境

　　為了解決目前的寬帶流媒體業務提供在規模和擴展性等方面的問題，一個方法是把管理和傳輸功能從業務提供的功能中獨立出來,這些功能構成對寬帶流媒體應用的支撐環境。其次，支撐環境由獨立的提供商運營，而應用提供商可以專注于業務提供。通過支撐環境開展寬帶流媒體業務有如下的優點：

對應用提供商而言：

　　應用可以實現完整、強大的管理功能。這些功能由一個獨立的支撐環境提供。

　　應用的開發周期短，應用的開發可以集中于業務提供方面，有利于新應用的開發?！　玫倪\行和維護成本小。應用僅需要對業務提供部分進行維護，同時通過標準的接口使用支撐環境的功能進行管理。

　　支持大規模的應用。通過支撐環境提供的流傳輸能力，支持大規模，大范圍的流媒體傳輸。

　　豐富的用戶資源。由于所有應用的用戶共用一個統一的支撐環境，因此，每個應用可以潛在的擁有大量的、大范圍的用戶。即通過支撐環境不同應用可以共享用戶。同時,如果支撐環境由網絡運營商運營，則應用潛在的擁有該網絡運營商的所有用戶資源。

　　支持多種運營模式，應用提供商可以根據市場要求和業務的特點選擇多種運營模式。

　　對用戶而言，統一的支撐環境方便了用戶的操作，用戶僅需要一點認證就可以訪問全部（授權的）應用，用戶的交費和內容的檢索也方便得多。

　　對運營商而言，支撐環境可以作為一個增值業務提供給用戶，增加了對用戶的吸引力。特別是對網絡提供商而言，可以在提供網絡接入服務的同時，提供增值業務，提升在價值鏈上的位置。

　　總之，寬帶流媒體應用支撐環境（簡稱應用支撐環境）滿足了寬帶流媒體業務提供價值鏈上的各個部分的要求，使得價值鏈上的各個環節實現利益的共享和合理的分配。應用支撐環境可以把整個寬帶流媒體業務推向一個新的高度。

4. 應用支撐環境的主要框架

　　從運營的角度，應用支撐環境可作為一個獨立的可運營的業務平臺，它為寬帶流媒體應用提供管理和傳輸服務，為用戶提供統一的訪問多個寬帶流媒體應用的入口。

　　從業務提供的角度，應用支撐環境是一個為寬帶流媒體業務應用提供支撐的平臺，包括管理平臺和傳輸平臺。它的功能類似于一個中間件系統，位于底層的承載網絡和上層的業務應用之間，通過該平臺，寬帶流媒體應用可以專注于業務提供，而不必考慮底層的傳輸細節，也不需要作復雜的管理。寬帶流媒體應用可以通過標準的接口定義或者API實現對支撐環境的功能調用。

　　應用支撐環境從功能上可以分為三個主要的部分：可擴展的寬帶流媒體管理平臺，分布式寬帶流媒體傳輸平臺和應用支撐環境應用開發接口。應用支撐環境的主要框架如下圖：

圖1 應用支撐環境的體系結構

　　如圖1所示，應用支撐環境主要包括管理平臺、傳輸平臺和應用開發接口（API）。寬帶流媒體應用系統的支撐服務對象包括寬帶流媒體應用、內容（包括內容的生成和存儲等）、客戶端系統（如媒體播放器）。各個提供商和用戶是寬帶流媒體業務價值鏈上的成員，它們和對應的功能模塊用虛線連接。各種模塊之間的連線表示它們之間的交互接口（接口用短線標明）。

圖2 應用支撐環境的功能分解圖

　　應用支撐環境其中，管理平臺主要包括用戶管理、應用管理、內容管理、計費記賬管理、認證/授權管理和測量/監測/統計等功能。而傳輸平臺包括流傳輸服務、內容分發和內容緩存等。

5. 基于CORBA的應用支撐環境實現

　　從圖1和圖2中可看出，應用支撐環境是一個比較復雜的分布式系統。它要求在流媒體業務應用、管理平臺、傳輸平臺、客戶端系統之間實現復雜的分布式協作，在管理平臺和傳輸平臺的內部也存在不同模塊之間的分布式協作問題，因此，應用支撐環境在本質上是一個分布式協作計算環境。為了實現不同平臺、不同模塊之間的協作和無縫集成，寬帶流媒體應用支撐需要解決分布式通訊和遠程對象控制等問題。

　　CORBA（公共對象請求代理體系結構）是一個解決分布式計算環境（DCE，Distributed Computing Environment）中不同硬件設備和軟件系統的互聯，增強網絡間軟件的互操作性等問題的中間件平臺。COBRA標準主要分為3個層次：對象請求代理、公共對象服務和公共設施。最底層是對象請求代理ORB，規定了分布對象的定義（接口）和語言映射，實現對象間的通訊和互操作；在ORB之上定義了很多公共服務，可以提供諸如并發服務、名字服務、事務(交易)服務、安全服務等各種各樣的服務；最上層的公共設施則定義了組件框架，提供可直接為業務對象使用的服務，規定業務對象有效協作所需的協定規則。

　　通過CORBA，應用支撐環境的實現可以集中于各個功能模塊及其接口的實現，而通過標準的CORBA開發接口實現模塊之間，平臺之間的安全可靠的通訊。同時，基于CORBA的支撐環境提供了面向對象的應用開發接口，使得寬帶流媒體應用的開發可以面向對象的方式進行，簡化了開發寬帶流媒體業務應用的工作。

6. 總結

　　通過把寬帶流媒體應用業務系統的管理和流傳輸功能獨立出來構成一個可運營的、可擴展的支撐系統。應用支撐環境實現了具體業務和管理，具體業務和底層流傳輸的分離。應用支撐環境的提供商可以構建大規模，高性能的支撐環境，并以此開展業務。而寬帶流媒體應用可以快速、靈活地構建業務提供應用，利用支撐平臺的用戶資源，（流傳輸）網絡規模，強大的安全、管理等功能實現業務的迅速有效開展。因此，應用支撐環境可以實現促進寬帶流媒體應用業務的開展。并使得寬帶流媒體業務價值鏈上的各方都可以獲益。

　　對于電信運營商而言，利用其豐富的網絡和用戶資源，構建應用支撐環境具有明顯的優勢，這樣，不僅可以吸引更多的用戶，還提高了它在價值鏈中的地位，可以獲得更高的收益。

　　總之，流媒體應用支撐環境不僅在技術上是可行的，而且具有很大的發展潛力。

摘自　中國電信網

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