（通信与信息系统专业论文）3gpp中分组交换流媒体服务的体验质量研究.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 随着移动通信的不断发展，移动用户普及率的增长逐渐放缓，传统话音服 务市场趋于饱和，价格竞争越来越激烈。移动运营商、设备制造商和内容提供 商都在不断地寻找新服务作为新的市场增长点，以保持他们的市场地位，寻求 更大的经济效益。3 g 开创了无线通信与互联网、流媒体融合的新时代，由此产 生的服务也必将成为未来移动通信新的市场增长点。在3 g 时代，移动分组交 换流媒体服务很快成为移动运营商的商业策略的重要的一部分并形成一个快速 增长的市场。在由2 g 向3 g 过渡的过程中，每一个运营商都必须考虑的一个关 键问题是：在3 g 分组网络中是否能够向用户提供电信级的服务质量q o s 。不 过，对于用户而言，他们并不关心其服务提供商怎样去实现q o s 机制，更多的 是关注用户体验质量q o e 。对3 g p p 的分组交换流媒体服务的用户体验质量研 究将成为学术热点问题和前沿性课题。 本论文主要对如何评价3 g p p 的分组交换流媒体服务的用户体验质量进行 研究。 首先，结合国内外的研究现状和发展趋势，介绍了3 g p p 分组交换流媒体 服务以及体验质量的概念，系统论述了3 g p p 分组交换流媒体服务技术规范的 演进过程。对3 g p p 分组交换流媒体服务体验质量关键性能参数进行了论述， 对体验质量测量方法和测量协议进行了深入分析研究并构造例子对协议流程进 行说明。 然后，依据3 g p p 的分组交换流媒体服务体验质量关键性能参数，结合模 糊神经网络综合评判的优点建构了用户体验质量评价的模糊神经网络模型。将 模糊神经网络应用于用户体验质量评价属于作者初探，通过理论分析和仿真验 证证明训练后的模型能正确地评价用户体验质量，具有较好的客观性、可靠性 和可解释性。论文还就实际研究模型遇到的问题数据集样本的产生、数据预处 理方法、b p 算法改进及对模型的影响、模糊神经网络模型应用前景进行了讨论。 关键词：分组交换流媒体服务，体验质量，关键性能指标，模糊神经网络模型 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ec o n t i n u o u s l yd e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n , a n dt h e s l o w n e s so f t h em o b i l es u b s c r i b e rp o p u l a rr a t eg r o w t h , t h et r a d i t i o n a lv o i c es e r v i c e m a r k e tt e n d si nt h es a t u r a t i o n , a n dt h ep r i c ec o m p e t i t i o nb e c o m em o r ei n t e n s e m o b i l eo p e r a t o r t h ee q u i p m e n tm a n u f a c t u r e ra n dt h ec o n t e n tp r o v i d e r su n c e a s i n g l y s e e kt h en e ws e r v i c ef u rt h en e wm a r k e tg r o w t hs p o t , k e e p st h e i rm a r k e tp o s i t i o n , l o o k sf o ral a r g e re c o n o m i cg a i n s 3 go p e n e san f f wt i m e so ff u s i n gt h ew i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n ，t h ei n t e r n e ta n dt h es t r e a m i n gm e d i a , a n dt h es e r v i c ei tp r o d u c e s w i l lb e c o m et h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e wm a r k e tp o i n to f g r o w t hi nt h ef u t u r e i n t h e3 ga g e s , t h ep s sq u i c k l yb e c o m ei m p o r t a n tp a r to ft h em o b i l eo p e r a t o r c o n m e r c i a ls t r a t e g ya n df o r m saf a s ti n c r e a s a b l em a r g e t 。i nt h et r a n s i t i o np r o c e s s f r o m2 gt o3 ga k e yq u e s t i o nt h a te v e r yo p e r a t o rm u s fc o n s i d e ri sw h e t h e rt h e3 g p a c k e tn e t w o r kc a l lp r o v i d et h et e l e c o m m u n i c a t i o nl e v e lq o s h o w e v e r , f o rt h eu s e r , t h e yd o n tc a r es e r v i c ep r o v i d e rh o wt or e a l i z et h eq o sm e c h a n i s m , b u tt h e yp a y s a t t e n t i o nt ou s e rq o e s t u d yo nq o eo f p a c k e t - s w i t c h e ds t r e a m i n gs e r v i c eo f 3 g p p w i l lb e g o m et h eh o tt o p i ca n df o r e f r o n tp r o j e c t t h i sp a p e rm a i n l ys t u d yh o wt oe v a l u a t eq o eo fp a c k e t - s w i t c h e ds t r e a m i n g s e r v i c eo f3 g 弛 f i r s t l y , c o m b i n e dt h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c hp r e s e n ts i t u a t i o na n dt h e d e v e l o p m e n tt e n d e n c y , i ti n t r o d u c e st h ec o n c e p to ft h e3 g p pp s sa n dq o e ， s y s t e m i c a l l ye l a b o r a t e st h ee v o l u t i o np r o c e s so f t h e3 g p pp s st e c h n o l o g ys t a n d a r d t h eq o ek e yp e r f o r m a n c ei n d i c a t i o nt ot h e3 g p pp s sa r ep r e s e n c e a 。a n dq o e m e a s u r i n gt e c h n i q u ea n dt h eq o em e a s u r e m e n tp r o t o c o la r et h o r o u g h l ya n a l y s e d e x a m p l e sa r ec o n s t r u c t e df o rt h ee x p l a n a t i o nt ot h ep r o t o c o lp r o c e s s s e c e n d l y , b a s e d o nt h ep a c k e t - s w i t c h e d s t r e a m i n g s e r v i c eq o ek e y p e r f o r m a n c ep a r a m e t e rb a s e do nt h e3 g p pg r o u p i n ge x c h a n g e ，c o m b i n e dm e r i to f t h ef u z z yn e u r a ln e t w o r ks y n t h e s i sj u d g m e n t ，i tc o n s t r u c t st h ef u z z yn e u r a ln e t w o r k m o d e li nu s e rq o ea p p r a i s a l r e s e a r c h e so nf n na p p l i c a t i o ni nt h eu s e rq o e e v a l u a t i o na r ep r e l i m i n a r ye x p l o r a t i o no fa u t h o r s b yt h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n d t h es i m u l a t i o ni tp r o v e st h et r a i n e df n nm o d e lo a nc o r r e c t l ya p p r a i s et h eu s e rq o e a n dh a v eb e t t e ro b j e c t i v e n e s s ，r e l i a b i l i t ya n de x p r e s s i o n t h ep a p e ra l s od i s c u s s 重庆邮电大学硕士论文 s o m eq u e s t i o n ss u c ha ss a m p l ed a t ap r o d u c t i o n , t h ed a t aw e t r e a t m e n tm e t h o d ，t h e b pa l g o r i t h mi m p r o v e m e n t , t h ef n nm o d e la p p l i c a t i o np r o s p e c t i fm o r er e s e a r c h e s c a nb ed o n ei nt h e s eq u e s t i o n e s ，t h eb e t t e re f f e c to fe v a l u a t i o nc a nb eg a i n e d i ti s w e l lw o r t he x p l o i t i n ga n dr e s e a r c h i n gf o rt h es c i e n t i f i cr e s e a r c h e r s k e yw o r d s ：p a c k e t s w i t c h e ds t r e a m i n gs e r v i c e ，q u a l i to fe x p e r i e n c e ，k e y p e r f o r m a n c ei n d i c a t i o n ，f u z z yn e u r a ln e t w o r km o d e l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重鏖整盘盔堂或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名；鼠亏熏。 签字日期：孙岬年f 月可日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重宏整电太堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权重废整壹太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：同磊皂 导师签名； 签字日期：护叼年厂月蜘 签字日期：伽 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1引言 第一章绪论 随着移动通信的不断发展，移动用户普及率的增长逐渐放缓，传统话音服务 市场趋于饱和，价格竞争越来越激烈。移动运营商、设备制造商和内容提供商都 在不断地寻找新服务作为新的市场增长点，以保持他们的市场地位，寻求更大的 经济效益。3 g 开刨了无线通信与互联网、流媒体融合的新时代，由此产生的服务 也必将成为未来移动通信新的市场增长点。在移动流媒体技术的标准化方面，移 动分组交换流媒体主要由第三代伙伴计划( 3 g p p ：t h i r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i p p r o j e c t ) 组织进行规范。3 g p p 是积极倡导u m t s 为主的第三代标准化组织【1 】，欧 洲e t s i 、美国t 1 、日本t t c 、a r m 和韩国t t a 以及我国c c s a 都作为组织伙 伴积极参与了3 g p p 的各项活动。在3 g 时代，移动流媒体服务很快成为移动运 营商的商业策略的重要的一部分并形成一个快速增长的市场。在由2 g 向3 g 过渡 的过程中，每一个运营商都必须考虑的一个关键问题是：在3 g 分组网络中是否 能够向用户提供电信级的服务质量( q o s ；q u a l i t yo fs e r v i c e ) 。不过，对于用户 而言，他们并不关心其服务提供商怎样去实现q o s 机制，更多的是关注用户的体 验质量( q o e ：q u a l i t yo f e x p e r i e n c e ) 。 1 2 研究现状及意义 以往研究的重点多在于服务质量( q o s ：q u a l i t yo f s e r v i c e ) 的保证，但是最 终衡量一个网络和服务品质的标准在于用户的体验质量。 q o s 是网络的一种运行机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术 在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要q o s ， 比如w e b 应用，或e - m a i l 设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。 当网络过载或拥塞时，q o s 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的 高效运行 所谓q o e 就是从用户的角度感觉到的网络系统的整体性能1 2 】p l 【4 】。q o e 和q o s 是有区别的，q o s 是为了保证或增加q o e 而应用在网络上的技术体制。q o e 与具 体的服务相关联，例如语音、数据和流媒体相对于不同的服务而言，q o s 的标 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 准不一定适用于q o e ；有限的资源不可能对每个服务都保证同等的q o s 不同的 服务具有不同的q o e ，例如有些服务对时延敏感，而有些服务则对丢包率比较敏 感。如果服务不能保证一定的q o e ，那么就会丢失用户，直接影响运营商的收益。 不同的服务q o e 具有不同的性能度量和目标语音服务用户希望得到清晰 的、无噪音、无回音的通话效果。双向语音呼叫的q o e 参数已经定义为工业标准 模型( i l g l 0 7 ，e - m o d e l ) ，利用该模型可以评估语音质量。该模型基于十八个 输入参数产生一个输出指标，即传输率( r ) ，其中很多指标取决于网络的特性。 用户感知的语音质量取决于四个参数：时延、失真、回声水平和衰减计划。适当 地控制这些参数就可以为用户提供满意的语音质量，从而提供好的q o e 。用户感 知的q o e 也取决于用户的期望：例如，移动电话用户与固定电话用户对语音质量 的要求肯定是不一样的。同样，用户对长途与市话的语音质量的要求也是不一样 的。在语音服务承载网络从电路交换技术过渡至分组技术之后，必须保证用户期 望得到的同等的语音质量 数据服务用户则对服务绝对响应时间和服务响应时间的方差范围感兴趣。服 务绝对响应时间取决于很多因素，包括处理器时延、人们的思考时间、网络传输 时延、当前t c p 连接的数量、丢包率、文件大小、t c p 重传或超时周期、有效链 路吞吐量和缓冲区大小等。响应时间的方差是指时延的抖动。 而随着移动流媒体服务的快速发展，3 g p p 、删t 都已开始了针对移动分组 交换流媒体服务( p s s ：p a c k e t - s w i t c h e ds t r e a m i n gs e r v i c e ) 的体验质量的研究 影响3 g p p 分组交换流媒体服务的体验质量的关键性能指标有六个：损坏期、再 缓冲期，初始缓冲期，r t p 包连续丢失、帧速率偏离、抖动期。 o o e 只是一个概念，它包含用户感知网络的所有要素与网络性能以及怎样满 足期望值。有几个因素影响决定q o e ；包含成本、可靠性、可用性、有效性、实 用性和保真性。如果q o e 高，那么用户感到幸福与满足。q o e 低指用户没有很好 的网络体验而q o s 是网络提供一种服务并保证服务等级的能力，在网络和网络 要素中它能被测量、表述和理解，对用户没多少意义在整个o o e 范围内q o s 是一个子集。尽管提供更好q o s 的网络在多数情况下会有更好的q o e ，但实现所 有的q o s 服务参数并不能保证的用户的满意。如果没有全程覆盖的q o s 保证只 有局部网络的最优是没有意义的尽管q o e 本质上是主观的，但尽可能采取一种 策略来真实地量化它也是很重要的。这种测量q o e 的能力将帮助运营商了解网络 性能对用户满意度的影响体验质量是人文方面表述，我们可以将体验质量分成 极佳、非常佳、优良、普通、和劣等五种。对于语音和数据服务，已经有较成熟 的体验质量评价体系，但对于移动网络的分组交换流媒体的体验质量评价方面， 这一切尚在初步研究阶段。 2 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 3 论文工作与结构 本文主要针对3 g p p 分组交换流媒体服务及其体验质量评价，在学习和总结 前人研究成果的基础上，主要做了以下一些研究工作； 认真学习和研究了3 g p p 分组交换流媒体服务的技术规范，并进行大量的归 纳和整理工作。认真学习和总结了3 g p p 流媒体服务的体验质量方面的关键性能 参数，深入分析了体验质量的协议流程。在前两步分析研究的基础上，构建了3 g p p 流媒体服务的体验质量评价模型。对评价模型进行了理论分析和仿真验证，并就 实际评价模型中遇到的问题进行了详细的讨论分析 本文共分五章，各章的内容安排如下； 第一章绪论概述了体验质量的概念、本论文的主要工作和结构安排 第二章主要介绍了3 g p p 组织的分组交换流媒体服务规范说明和报告，以及 规范不同版本的演进过程。 第三章在深入分析3 g p p 分组交换流媒体服务以及体验质量的概念的基础 上，对体验质量测量参数和体验质量测量协议进行了深入分析研究，并对协议流 程进行了举例说明。 第四章在深入体验质量测量参数的基础上，结合模糊神网络的研究方法，对 如何评价和提高体验质量提出了基本用户体验质量评价的模糊神经网络的框架模 型，并进行了详细的仿真模型分析 第五章总结了本文所做工作，并探讨了进一步的研究方向。 3 重庆邮电大学硕士论文 第二章3 g p p 移动流媒体服务技术 第二章3 g p p 分组交换流媒体服务技术 流媒体服务是从i n t e m e t 上发展起来的一种多媒体应用，指使用流方式在网络 上传输的多媒体文件，包括音频、视频和动画等。 流媒体传输技术的主要特点是以流的形式进行多媒体数据的传输。把连续的影 像和声音信息经过压缩处理后放到网络服务器上，客户端在播放前并不需要下载整 个媒体文件，而是在将缓存区中已经收到的信息进行播放的同时，多媒体文件的剩 余部分将持续不断地从服务器下载到客户端，即“边下载，边播放”。这样就避免了 用户在收看或收听媒体流的时候要花费一段时间把完整的文件下载到客户端，可以 给用户带来“实时播放”的服务感知体验。 移动流媒体服务就是流媒体技术在移动网络和终端上的应用，主要是利用目前 2 5 g 或3 g 的移动通信网，为手机终端提供音频、视频的流媒体服务。移动流媒体 服务的内容包括新闻资讯、影视、m t v 、体育、教育、行业和专项应用等多种形式。 随着第三代移动通信技术的逐步成熟，将移动流媒体技术引入移动增值服务， 已经成为目前全球范围内移动服务研究的热点之一目前3 g p p 、3 g p p 2 等标准化 组织旱已经开展了移动流媒体的应用研究工作，并已经制定了相应的标准。 2 1 概述 制订于1 9 9 8 年的“第三代合作伙伴计划”是一份由几个电信标准化组织共同起 草的合作协议原先其范围是利用w c d m a 无线通信技术，制订全球适用的基于 g s m 网络的第三代移动系统技术规格说明和报告。现在，这个范围还包括了g s m 系统的维护和更进一步的发展。同时还存在一个“姐妹计划”3 g p p 2 ，但它是建立 在逐步形成的c d m a 技术( 使用c d m a 2 0 0 0 无线通信技术) 基础上的【，1 端到端的分组交换流媒体服务( p s s ) 是一种定义在3 g p p 移动网络交互流媒 体服务框架的规范。这一框架的重新使用，是通过i e t f 、w 3 c 、m p e g 、i s o 和i t u 等组织进行的。m t f 主要负责协议、负载格式，w 3 c 主要负责场景描述，m p e g 、 i s o 和i t u 主要负责编解码和媒体文件格式。分组交换流媒体服务概念首先是出现 在3 g p pr 4 版本中【q f 7 】关于p s s 的体验质量首先是出现在3 g p pr 6 版本中嘲。在 3 g p p 2 的多媒体流式服务( m s s ：m u l t i m e d i as t r e a m i n gs e r v i c e ) 规范中也正进行着 相似的工作 4 重庆邮电大学硕士论文 第二章3 g p p 移动流媒体服务技术 图2 13 g p p p s s 中的基本网元 p s s 是一种应用层服务：该规范主要是安排流媒体客户端和服务器的通信过程 ( 图2 1 ) f s j 。虽然流媒体能受益于网络支持( 例如：服务质量q o s ) ，但p s s 需要 工作在不同q o s 的承载网络。因此，该服务的定义应该能够自适应于不同的网络。 2 2 移动分组交换流媒体服务规范版本 流媒体服务的基本框架规范出现在3 g p pr 4 版本中。r 5 版本增加了交换能力 特征，而大部分新的特征被合并到r 6 版本中。接下来将对不同的版本作较详细的 介绍。 2 2 1p s s r 4 版本 3 g p pr 4 版本( 2 0 0 1 年3 月定稿) 中定义了所谓的全i p 网络( a 1 1 i p ) ，即后 来更名为i m s 。3 g p p 版本4 最主要的新功能包括m s c 服务器和m o w 的概念、核 心网络协议的p 传输、u t r a n 的l c s 增强、多媒体消息以及o b 用户平面的i p 传输。此外还定义了流媒体服务的基本框架是：协议、编解码和3 g p p 文件格式。 表2 1 说明了3 g p p 的p s s 协议栈。所有流媒体的相关协议都是利用t c p 和u d p 为它们传送。实现移动流媒体服务的协议栈中，视频、音频等流媒体数据主要通过 r t p u d p 承载，而一些静态的图像、文本则可以使用h t t p 进行承载。 r t s p 和s d p 用于会话建立和控制，m i m e 描述媒体类型，r t p 是流媒体负载 的传输协议。 下面对相关协议作简单介绍。 会话建立。 会话建立是指移动流媒体客户端获得初始会话描述的方法。初始会话描述可能 是一个表示描述，或者是一个场景描述，或者仅仅是一个指向该内容的u r l 。移动 流媒体客户端应当支持按以下格式定义的初始会话描述：s m i l 、s d p 或者简单的 5 重庆邮电大学硕士论文 第：章3 g p p 移动流媒体服务技术 r t s p u r l 。 表2 13 g p p p s s 协议栈 c a p a b i l 时e x c h a n g e s c e n ed e s c r i p t i o n p r e s 9 n t a t i o nd e s c n 删o n v i d e o s t i l | l m e g e sc a p a b i l i t , e x c h a n g e a u d o b i l m a pg r a p h i c s p r e s e n t a t i o n s p e e c h v e c t o rg r a p h i c s d e s c r i p t i o n t i m e dt e x t t e 虹 t i m e dt e x t 9 v n 廿1 e r i ce u d i o p a y l o a df o r m a t s h t t p r t s p r t p u d pt c pu d p l p 实时流媒体协议( r t s p ) r f c 2 3 2 6 r t s p ( r e a lt i m es t r e a m i n gp r o t o c 0 1 ) 是由r e a i n a t w o r k s 和n e t s c a p e 共同提出 的一种协议1 9 1 ，它定义了如何使一对多应用程序有效地通过口网络传送多媒体数据。 连续的媒体是只有内在时间线的媒体不连续的媒体则不包含自己的时间元素。话 音、音频和视频属于连续的媒体，而静态图像和文本则是不连续的媒体。对于不连 续的媒体的传输，例如矢量图、同步文本和合成音频，可以采用h t i p 、t c p 、i p 协议。在这种情况下，由于h t r p 已经具备这些功能，因此不需要一个独立的会话 建立和控制协议。而对于使用r t p 、u d p 、i p 的连续媒体流则需要一个会话控制协 议来建立并控制独立的媒体流。流媒体服务使用r t s p 协议来进行会话的建立和控 制。 r t s p 在体系结构上位于r t p 、r t i c p 之上，它使用t ( 卫或r t p 完成数据传输。 与h t t p 相比，r t p 传送的是多媒体数据，而h t y p 传送h t m l 在使用r t s p 时， 客户机和服务器均可发出请求，也就是说r t s p 可双向服务，而h t y p 的请求是由 客户机发出，服务器进行响应。 r t s p 被用于建立和控制连续媒体的时间同步流它为多媒体服务扮演“网络 远程控制”的角色。r t s p 是文本协议并且类似h t t p ，其主要不同之处在于r t s p 是标准的流媒体协议，并通常利用独立传输协议( 通常是p ) 来传输媒体数据 r t s p 的主要命令有：d e s c r i b e 、s e tp a r a 姗r 、o p t i o n s 、 t e a r d o w n 、p l a y 、p a u s e 、s e n 】p 。 会话描述协议( s d p ) p 心c 2 3 2 7 ，r f c 2 3 2 6 6 重庆邮电大学硕士论文第二章3 g p p 移动流媒体服务技术 r t s p 需要一个表示描述，以便说明一个流媒体会话的基本属性，包括媒体类 型和格式、所需要的传输带宽、播放的时间范围、所需b u f f e r 信息等。作为在移动 网络中应用的一种对带宽和时延敏感的服务，这些信息对于保证移动终端用户的服 务感受是非常重要的。 s d p 是服务器端生成的描述媒体文件的编码信息以及所在的服务器的链接等信 息，客户端通过它来配置播放软件的设置【n l 。它是一个简单、可扩展语法的文本协 议。 s d p 协议最初用于描述s i p 会话中支持的媒体类型，只是一种用于会话描述的 格式( 协议) ，它并不是一个传输协议，也不包含在媒体的编解码之中，而是用于在 不同传输协议间的传递消息的通知协议，其主要目的是开展多媒体会话通知，邀请 和会话的初始化工作。 s d p 消息中包含两层；会话层和媒体层。一个会话描述中可能包含一个或多个 媒体层的信息。s d p 消息的基本内容包括： 会话信息： 一会话名和目的； 会话时间； 会话使用的带宽； 会话的用户信息； 媒体信息： 媒体类型，例如：视频或音频； 一传输协议，例如：r t p u d p i p ； 一媒体格式，例如：l l2 6 3 视频或者船e g 视频； 一多播地址和媒体传输端口( i p 多播会话) ； n i p 单播会话的联系地址和媒体传输端口等。 s d p 会话描述由许多文本行组成。文本行的格式为：类型= 值。其中“类型” 是一个字母，“值”是结构化的文本串。例如： m = v i d e o5 3 0 0 0r t p 舢，p3 l 其中：m 代表这一行代表媒体信息；v i d e o 代表是视频流；5 3 0 0 0 代表u d p 端口 号是5 3 0 0 0 ；r t p a v p 指媒体传输协议使用r 1 p a 、7 p ；3 l 代表媒体格式使用i i 2 6 1 并且使用9 0 k h z 的时钟。 3 g p p 的p s s 规范中使用s d p 协议来实现r t s p 的表示描述，并对s d p 进行了 必要的扩展，以便满足流媒体服务在移动网络中对q o s 的需求s d p 在移动流媒体 的扩展要求包括带宽参数扩展、用于b u f f e r 管理的扩展、完整性保护扩展等3 g p p 扩展要求。 7 重庆邮电大学硕士论文 第二章3 g p p 移动流媒体服务技术 实时传输协议r t p p , f c l 8 5 9 ，r f c l 5 9 0 r t p 被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息和 实现流同步，例如：音频、视频或模拟数据。r t p 不处理资源预定，并且不保证实 时服务的服务质型1 2 】。在p s s 中，r t p 通常使用u d p 来传送数据。 为了传输会话控制信息和媒体信息，移动流媒体客户端和服务器应支持基于p 的网络接口。控制信息和媒体信息基于t c p i p 和u d p i p 传输。 移动流媒体的服务定义是按照实时或点播方式通过移动网络向手机终端进行音 视频广播，面向连接的t c p 需要较大的开销，所以不适合移动流媒体的应用；移动 流媒体传输一般采用实时传输协议r t p u d p 来传输实时多媒体数据，以获得较小 的时延和减少数据开销。 实时控制协议r t c p r f c l 8 8 9 r t c p 的主要功能是为数据的传送情况提供反馈，为应用程序提供会话质量或 者广播性能质量的信息。接收端定期将报告信息发送给发送端( 报告信息包括；接 收端铡量到传输过程中的不稳定情况和信息包丢失的数量) 。 每个r t c p 信息包不封装声音数据或者视频数据，而是封装发送端和，或者接收 端的统计报表。这些信息包括发送的信息包数目、丢失的信息包数目和信息包的抖 动等情况，这些反馈信息对发送端、接收端或者网络管理员都是很有用的。r t c p 规格没有指定应用程序应该使用这个反馈信息做, f l - 么，这完全取决于应用程序开发 人员。例如，发送端可以根据反馈信息来修改传输速率，接收端可以根据反馈信息 判断问题是本地的、区域性的还是全球性的，网络管理员也可以使用r t c p 信息包 中的信息来评估网络用于多目标广播的性能。 r t c p 包的主要类型包括： e s r ：发送报告，发送者的发送和接收信息的统计； e r r ：接收报告，非发送者的接收信息的统计； q s d e s ：信息源的描述； e b y e ：会话参与者会话结束标志； a p p ：某种应用功能 几个单独的r t c p 包可以组合成混合r t 凹包进行传输。 3 g p p 对用于移动流媒体传输的r t p r t c p 也进行了一些扩展，以支持传输的完 整性、r t p 重传、拥塞控制和速率自适应等功能 图2 2 显示了一次基本的r t s p 单播操作客户端通过敦4 览一个带r t s pu r l 地址的网页等方法来获得媒体片段的位置。流媒体播放器连接到流服务器并发送一 个r t s p 描述命令，流服务器通过一个s d p 描述来进行反馈，反馈信息包括流数量、 媒体类型和请求带宽。在分析完该描述之后，客户端为会话中的每一个流发送一个 重庆邮电大学硕士论文 第二章3 g p p 移动流媒体服务技术 r t s p 安装命令，安装命令告诉服务器在客户端用于接收媒体数据的端口流媒体 连接建立完成后，客户端发送一个播放命令，服务器就丌始在u d p 上传送媒体流 ( r t p 包) 到客户端。最后，客户端可发送一个终止命令来结束流媒体会话。 ；l 0 5 f r r t s p i 。磊二二竺。8 ：二二， 一。二il 10 2 c c _ _ i 竺：? 。“：! 二一。卦。，一一i ! 一。一i i s t u ，一 一一一一一 = = 哩必。k 二二二i 一j 二一二二二j广一o l y 一= 一 一一一l r s 。? 佃：= c o k 一一1 一 一 。一 一；，。，_ = l 一i 一_ r 7 c p d d 如，t # 山) p - ：一i ， r 一撤譬翼一一二一| = = 二 一 一 一一 p r t s p 10 2 0 0 ：一一二 一 图2 2 基本的r t s p 依t p 流程 下面表格总结了3 g p pp s s 定义的音频和视频编解码规范。最大码率是被编解 码规范所限制的，而不是p s s 。此外，p s s 也定义了一些非实时的媒体格式，例如 静态图像( j p e g ) 、位图( g i f ) 、矢量图( s v g ：1 i n y , r 5o n w a r d s ) 、文本和场景描 述( s m i l ) 。在p s sr 4 版本中，没有强制规定音频( 如音乐) 的编解码规范。 表2 23 g p pp s s 音频和视频编解码规范 t y p oc o d e c ( d e c o d e r )s u p p o r t m m b r r a t en o t e s s p e e c h a m r - n b r e q u i r e d1 2 2 m p s s p e e c ha m r 枷 r e q u , r e d 2 3 8 sk b a u d i oi v l l ： e g - 4a a c l cr e c o m m e n d e dn a a u d i om p e g 4a c l t po d u o n a i n a v j d e oh 2 6 3p r o f i l e0l e v e lr e a 埘r e d “k b p s m a x i f a m es i z e , 1 7 6 x 1 4 4 1 0 v i d e o h 2 6 9 p r o f i l e ；l e v e l r e c o m m e n d e d “k b p s i n t e r a c t i v ea n dw i r e l e s ss t r e a r n l n g 1 0 p r o f i l e 一”p r “d 6e n h a n c e dc o c t m 9 e f f i c * m c yp e d o r m a n c ea n de n l a n c e d e f f o rr e 训i e n c el o td e h v e n t o e l e * d e v i c e s “【h 2 6 3 】 v e om p e c 4s i m p l e v i s u a lr e c o m m e n d 州 “k b p s m a x | t a m es i z e1 7 6 x 1 4 4 p m f l kl e ，d0 3 g p p 媒体文件格式是根据i s o 的基础媒体文件格式( i s os t a n d a r d1 4 4 9 6 1 2 ) 所定义的，i s o 的基础媒体文件格式也是m p 4 文件格式和早期q u i c k t i m e 文件格式 9 j寸110 一 k | 王n 一 一 ，腑 广 ，厂l 重庆邮电大学硕士论文第二章3 g p p 移动流媒体服务技术 的基础。p s sr 4 版本实际上参考了m p 4 文件格式，但在r 5 版本中被修改。文件格 式是灵活的，它支持本地播放和流式传送。相同的文件格式也用于彩信，但对i s o 规范增加了一些限制和附加条件。例如，必须包含3 g p p 的媒体文件格式，且不允 许参考其他的媒体格式。同时，规范阐明了文件中哪些是确定的媒体类型( h 2 6 3 视频和a m r 音频) 。 2 2 2p s s r 5 版本 p s sr 5 版本( 2 0 0 2 年3 月定稿) 最终将i m s 引入到3 g p p 标准中。i m s 的体 系使得通过各种类型的客户端都可以建立起对等的口通信，并可以获得所需的服务 质量。关于流媒体服务中最值得关注的改变是交换能力的增加。该功能被定义为“用 户代理概况”( u a p r o d 的延伸。u a p r o f 由开放移动联盟提出，用于处理设备能力 的获取等级和格式化内容的优选信息0 3 】。在移动流媒体服务中，终端能力协商是一 个重要的功能，它使得流媒体服务器可以提供广泛的内容给多种类型的客户端设备。 其另一个重要功能是，在不同版本的移动流媒体间提供平滑转换。因此，移动流媒 体客户端和服务器应支持能力交换。用户终端档案服务器用于存储用户参数和设备 功能信息。这些信息可用于控制如何向移动用户提供流媒体内容。 图2 3 终端能力协商过程 在流媒体会话初始化的时候，客户端向服务器( 涉及到概况和可能性差别的 切u ) 提供一个功能简介。利用p s s 的功能简介，客户端可以发送类似音频信道的 数量、支持的媒体类型、屏幕尺寸大小和平均象索等信息给服务器，服务器可根据 这些信息去选择适合用户的内容。图2 3 概括性说明终端能力协商机制。 1 0 重庆邮电大学硕士论文第二章3 g p p 移动流媒体服务技术 r 5 版本运用了和r 4 版本一样的音频和视频格式，。但也增加了一些新的媒体类 型：矢量图( s v g t m y ) ，合成音频( 可调节的混音m i d d 和同步的文本( 例如： 字幕) 。而且，场景描述支持也被延伸。 2 2 3p s s r 6 版本 p s sr 6 版本( 2 0 0 5 年3 月定稿) 规范介绍了如下一些值得注意的新特征。其 中包括移动分组交换流媒体服务的体验质型司【1 4 1 。 端到端码率自适应 端到端码率自适应可以使流媒体会话能够适应不同的网络状况。这点对于p s s 能够应用于具有不同容错能力的网络( 如w c d m a 、e d g e 、g p r s 、码流有q o s 保证或尽最大能力) 是很重要的。另外，码率自适应有利于平滑操作和特殊的内部 系统转换。在目前提出的机制中，流服务器主要负责适应数据流和传输码率，而客 户端则向服务器提供必要的反馈。其目的是保持客户端的解码缓冲区空间足够大， 以避免在音视频播放中出现中断。 码率自适应能最好的保证在大多数网络条件下流接收的平滑和连贯但是，这 也意味着在接收期间，音频和视频的流质量会改变它也要求同一内容可以有不同 的码率，或者是服务器能。变薄”流( 例如，只传送关键帧) 建议的实施也会使流 服务器变得更为复杂。目前，在固定的网络访问点上，用户控制服务器发送的码率 的机制更为普遍。 体验质量测量 其目的是使p s s 服务器能够保证接收客户端产生的体验质量测量值，例如它能 用来测定用户体验的( 主观) 质量和改进监控服务器。被提议的测量信息包括：在 接收过程中丢失的信息包数量和中断情况等。体验质量不用于计费目的。 可靠的流媒体 可靠的流媒体指用可靠的传输流将所有媒体传送给用户它可被看作是流媒体 和下载之间的中间格式： 传送所有媒体且没有丢失( 下载) 在整个内容被传送之前，用户就可以开始观看( 流媒体) 然而，即使它会导致更多的中断，也可通过折中( 近似) 实时连续播放的方式 和支持无丢失接收方式来取得。因此，可靠的流媒体不太适于直播流。 被提议的几个可靠的流媒体机制有：进行时下载( 方式) ( 通过h r 邛) ，r t s p 隧道传送( 在t c p 上交叉传送r t p 和r t s p ) 和重发机制。目前，已选定的机制是 相当简单的进行时下载( 方式