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建立一個視頻友好的網(wǎng)絡(luò)

寧凱(編譯) 2002/06/25

實際中,你一定會遇到需要在網(wǎng)絡(luò)上傳送視頻流,但是為了能夠使視頻流的傳送正常運轉(zhuǎn),你又需要做些什么工作呢?這里,存在幾個影響視頻流傳送質(zhì)量的因素;這幾個因素既可能會補充輔助視頻流的傳送也可能會毀壞視頻流的傳送。為了能夠獲得最好的傳送質(zhì)量,網(wǎng)絡(luò)需要調(diào)整到近乎完美的程度,以避免品質(zhì)良好的視頻內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)殡s亂無用的垃圾廢物。遵循MPEG-2標準的D-1視頻在2 Mbps(兆比特每秒)的速率下就能夠被傳送。但是,為了能夠獲得完美的質(zhì)量,需要6 Mbps的速率,因為這樣更易于填充一個10Mbps的以太網(wǎng)連接。

傳送視頻流時遇到的一個最嚴重的問題就是反應(yīng)時間的偏差。反應(yīng)時間本身并不是一個問題;絕大多數(shù)解碼器并不在介意消息包需要花費5毫秒還是需要500毫秒到達目的地,這是因為實際的傳送過程中通常是使用UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)作為傳輸層的協(xié)議。解碼器實際上非常在意恰恰是這個反應(yīng)時間的偏差值。如果傳送視頻流的時候不得不和其它的數(shù)據(jù)傳送競爭帶寬,并且視頻流傳送的時候最快反應(yīng)時間和最慢反應(yīng)時間存在一個大到5ms的偏差值,解碼器就會開始出現(xiàn)丟失畫面幀或者象素組。一個緩沖區(qū)容量較大的解碼器能夠保留更多的數(shù)據(jù)因而可以較長時間等待數(shù)據(jù)包。而一個緩沖區(qū)容量很小的解碼器就不能長時間的等待,因為數(shù)據(jù)包在解碼后很快就被發(fā)送給屏幕。

如果網(wǎng)絡(luò)對其上的數(shù)據(jù)包進行了記錄,那么解碼器緩沖區(qū)的容量大小也就可能會對視頻的質(zhì)量產(chǎn)生決定性的影響。在大部分時間里,數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以處理次序顛倒的數(shù)據(jù)包;在重新組裝之前,數(shù)據(jù)系統(tǒng)只不過是一直等待直到他們收集齊了所有的數(shù)據(jù)包片段。視頻解碼器并不具備這種"奢侈"的高級功能。如果糾正時間里即將開始數(shù)據(jù)包片斷的重新組裝和顯示,那么視頻數(shù)據(jù)要求所有的數(shù)據(jù)包片段能夠準時到達。如果存在一些數(shù)據(jù)包片段不能夠準時到達,就會出現(xiàn)象素或者幀丟失,這種丟失情況將會一直持續(xù)到解碼器再次趕上并由開始顯示為止。大容量的緩沖區(qū)允許更長時間等待所有數(shù)據(jù)包的到達,然后再開始解碼和顯示處理。   

不要考慮使用以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)集線器

這兩個問題在以太網(wǎng)環(huán)境下經(jīng)常可以見到,這是因為在以太網(wǎng)環(huán)境下一個流的傳送可以會干擾其它流的傳送,所以在這些情況下需要特別小心。如果你打算在一個基于網(wǎng)絡(luò)集線器的以太網(wǎng)中運行高質(zhì)量的視頻內(nèi)容,我們給你建議的是:不要運行。

你可以把自己以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)集線器用作門栓,用作可以后推的椅子甚至是咖啡桌,但是你一定不要把它用在你自己的視頻網(wǎng)絡(luò)中。相反,你應(yīng)該使用以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)交換機來替代所有的網(wǎng)絡(luò)集線器,以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)交換機能夠支持VLANs中不同計算機組之間的獨立傳送。這種特性有助于僅僅包含處于源地和目的地之間的傳送,而無須在網(wǎng)絡(luò)中采用全部廣播的方式來獲取為數(shù)不多的所需傳送。

如果你打算在一個具有路由器的以太網(wǎng)上多點傳送視頻,那么在視頻傳送路徑上的所有路由器都需要支持IGMP協(xié)議。如果你在進行一個點對點的傳送,就不需要IGMP 了。你所進行的多點傳送需要使用IGMP在無須復(fù)制的條件下通過成本最低的路線將視頻流分發(fā)到預(yù)期的目的地(如果要獲得關(guān)于多點傳送和IGMP的更多信息,請參見"The Wizardry of Multicast", February 19, 2001.)

如果你正在一個幀中繼和ATM 網(wǎng)絡(luò)中穿梭,在網(wǎng)絡(luò)正確配置的情況下,視頻應(yīng)該很少受到損害。因為幀中繼和ATM 網(wǎng)絡(luò)都是基于電路交換的網(wǎng)絡(luò),在這兩種網(wǎng)絡(luò)中,端點之間可以建立PVCs (永久虛電路) 或者SVCs (交換虛電路),視頻流應(yīng)該具有它自己的電路。把視頻流與位于同一條PVC 或者SVC上的其它數(shù)據(jù)混合在一起是一個很糟糕的主意,實際上這幾乎同在一個基于網(wǎng)絡(luò)集線器的以太網(wǎng)中的情形一樣糟糕。

在一個ATM網(wǎng)絡(luò)上,服務(wù)的類別對于視頻的質(zhì)量來說是很重要的。為了能夠正確應(yīng)對, CBR (不變的比特速率)是一種有效的處理方式。這種方式可以保證視頻流具有一個不變的帶寬。使用可變比特率(VRB)來傳送視頻數(shù)據(jù)是一種花費較少的選擇方案。如果 ATM 網(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)良好并且不會因為傳送而導(dǎo)致負荷過載,那么一個使用VBR的連接可以象使用CBR的連接一樣有效工作。

如果網(wǎng)絡(luò)支持交換虛電路,那么交換虛電路將會具有重要意義。這種情況下,視頻的使用將會變得斷斷續(xù)續(xù)。當帶寬需要的時候才使用。如果幀中繼或者ATM 網(wǎng)絡(luò)不支持交換虛電路的話,就不得不在永久虛電路上來運行視頻,一個單獨的PVC 就是一種有效的方式。

不管網(wǎng)絡(luò)是什么類型--ATM, Ethernet或者幀中繼-用于廣播的帶寬是很重要的。無論網(wǎng)絡(luò)本身運轉(zhuǎn)或者調(diào)整的多么良好,如果沒有帶寬,你的視頻數(shù)據(jù)將會被拆分成很小的數(shù)字塊。保證你的觀眾獲得最好畫面的唯一方式就是獲得更多的帶寬,最起碼要滿足你的需求。

視頻內(nèi)容在經(jīng)過數(shù)字化和編碼后就可以在一定帶寬的范圍里進行傳送。1 Mbps的速率只能得到劣質(zhì)畫面,最佳的視頻質(zhì)量需要運行在6 Mbps的高速率上。未經(jīng)壓縮的視頻可能會需要高達13到 15 Mbps的速率。3.5 Mbps是一個不錯的中心值:這種速率下獲得的質(zhì)量足夠滿足在電視廣播之外絕大多數(shù)使用了。在一個10-Mbps 速率以太網(wǎng)連接上,3Mbps的速率應(yīng)該說是足夠低了,但是它又能保證可以正常工作。但是如果網(wǎng)絡(luò)上還有其它的傳送任務(wù)的話,3Mbps的速率很可能就不能保證正常工作了。如果你要給桌面電腦傳送一個全屏幕,全運動的視頻數(shù)據(jù),就必須使用一個100-Mbps 連接。

當通過廣域網(wǎng)傳送視頻的時候,就需要創(chuàng)建一個支持不變速率和突變速率的PVC。如果你有時間的話,你應(yīng)該盡可能通過廣播視頻數(shù)據(jù)的方式進行網(wǎng)絡(luò)測試。在傳送期間通過檢測帶寬使用情況,你就可以查明并確定PVC的不變速率是多少。你還可以確定你需要多少用于應(yīng)對突變的帶寬。如果你廣播的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是遵循MPEG-1標準的視頻數(shù)據(jù),上面的方法就不再有效了,因為遵循MPEG-1標準的視頻數(shù)據(jù)是經(jīng)過恒定速率編碼得到的。

到不到桌面電腦

一旦在網(wǎng)絡(luò)上你有了具備廣播特性的視頻數(shù)據(jù),這些具備廣播特性的視頻數(shù)據(jù)可能會以幾種不同的方式結(jié)束。對于那些涉及媒體廣播的行業(yè)來說,很可能使用監(jiān)測器或者視頻記錄器或者兩者都使用來結(jié)束視頻數(shù)據(jù)的廣播。但是一個企業(yè)中很可能使用員工的桌面電腦來結(jié)束視頻數(shù)據(jù)的廣播。

對標準的視頻設(shè)備而言,結(jié)束僅僅需要一個解碼器,這個解碼器能夠通過一個復(fù)合或者組件連接來獲取遵循MPEG-1 或者MPEG-2標準的視頻流,然后對其進行解碼和顯示。這種類型的設(shè)備能夠為一個網(wǎng)絡(luò)視頻廣播的顯示創(chuàng)造最好的環(huán)境,因為視頻數(shù)據(jù)以全屏幕,全運動的方式傳送,當質(zhì)量絕對需要得以保證的時候,這就是一種可行的方式。

用于桌面電腦的編碼往往意味著視頻的質(zhì)量會比較低。分發(fā)高質(zhì)量視頻數(shù)據(jù)給桌面電腦的客戶通常發(fā)送的是一個質(zhì)量較低的畫面。一個NTSC視頻信號可能會被認為是一個640x480 象素的畫面,但是到桌面電腦的視頻缺僅僅只有上面的四分之一,即320x240 象素。傳送一個較小的畫面可以增強桌面電腦的解碼能力,它可以成功的以每秒29.97 幀的速率進行解碼,同時還保證了畫面的完整和清潔。購買Add-on卡并裝入到PCI插槽中,這樣就可以以更快的速率進行解碼了。這些卡與在桌面電腦上播放DVD 電影時所需的卡相類似。The 卡中額外的功能還可以用來對MPEG-2視頻進行解碼

如果你在桌面電腦上終止視頻,對于那些試圖收到廣播的使用者來說,還需要買一個聲卡。一些視頻編碼器通過雙耳式耳機或者揚聲器播放,而另一些需要聲卡才能正確播放。

賽迪網(wǎng)



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