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UMTS移动流媒体传输码率适配技术
摘要在3GPP发布的端到端包交换流服务(PSS)的最新版本第六版中新增了传输码率适配这一特性。本文介绍了UMTS系统中移动流媒体业务的系统结构以及RTP、RTCP、RTSP等传输协议,并详细阐述了3GPP PSS规范中的移动流媒体传输码率适配的技术原理。
引言
移动流媒体技术是网络音视频技术和移动通信技术结合的产物。它是融合了很多网络技术后产生的新技术,涉及到流媒体数据的采集、压缩、存储、无线网络通信以及移动终端等多个领域的研究。3GPP,3GPP2等标准化组织早已开展了移动流媒体的应用研究工作,并制定了相关的技术规范[1][2][3][4]。
3GPP组织制定的移动流媒体服务技术规范目前的最新版本是Release 6[2]。端到端的包交换流媒体服务PSS(Packet Switched Streaming Service)是一种定义在3GPP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IETF(协议、负载格式),W3C(场景描述),MPEG,ISO和ITU(编解码,媒体文件格式)等组织进行的。PSS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。
3GPP PSS协议规范在Release 6中,增加了端到端码率适配这一新特性。端到端码率适配可以使流媒体会话能够适应不同的网络状况。这一点对于PSS能够应用于具有不同容错能力的网络(如WCDMA、EDGE、GPRS、码流有QoS保证或尽最大能力)是很重要的。另外,码率适配有利于平滑操作和特殊的内部系统转换。在3GPP目前提出的机制中,流服务器主要负责数据流和传输码率的适配,而客户端则向服务器提供必要的反馈。该机制的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。
码率适配技术提供了以网络或者以每个用户为基础的动态调整移动流媒体通信流量的能力,它可以动态地根据无线带宽的波动自动调整流媒体业务源的播放速率,来确保每个用户可以得到最好的用户体验。
1、UMTS移动流媒体业务的系统结构
UMTS的理想链路速率是:郊区室外环境下为144 kbit/s,市区室外环境下为384 kbit/s,室内和室外小范围环境下为2 048 kbit/s。UMTS的高带宽为开展3G移动流媒体业务提供了可能。
图1表示了3G移动流媒体业务的结构图。从图1中可以看出,一个端到端的移动流媒体系统包括流媒体客户端(Streaming Client)、移动通信网接入网(GERAN或UTRAN)、移动通信网核心网、IP网络、流媒体内容服务器(Content Servers)、流媒体内容缓冲服务器(Content Cache)、用户终端档案管理器(User and terminal profiles)、门户服务器(Portals)等。其中,流媒体内容服务器(包括媒体制作和内容管理)和内容缓冲服务器构成了移动流媒体服务器的核心内容,而用户终端档案服务器、门户服务器、代理服务器等公共的业务功能实体,构成流媒体服务器的外围功能实体。这些服务器都位于IP网上,通过Gi接口与 UMTS骨干网络通信。3G移动流媒体业务采用IP方式承载,下层承载网络支持3G分组域网络(也可以支持目前的GPRS、CDMA分组网络)。
位于UTRAN(UMTS地面无