建立一個(gè)視頻友好的網(wǎng)絡(luò )

寧凱（編譯） 2002/06/25

實(shí)際中，你一定會(huì )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，你又需要做些什么工作呢？這里，存在幾個(gè)影響視頻流傳送質(zhì)量的因素；這幾個(gè)因素既可能會(huì )補充輔助視頻流的傳送也可能會(huì )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 )需要調整到近乎完美的程度，以避免品質(zhì)良好的視頻內容轉變?yōu)殡s亂無(wú)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(gè)10Mbps的以太網(wǎng)連接。

傳送視頻流時(shí)遇到的一個(gè)最嚴重的問(wèn)題就是反應時(shí)間的偏差。反應時(shí)間本身并不是一個(gè)問(wèn)題；絕大多數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(shí)際的傳送過(guò)程中通常是使用UDP（用戶(hù)數據報協(xié)議）作為傳輸層的協(xié)議。解碼器實(shí)際上非常在意恰恰是這個(gè)反應時(shí)間的偏差值。如果傳送視頻流的時(shí)候不得不和其它的數據傳送競爭帶寬，并且視頻流傳送的時(shí)候最快反應時(shí)間和最慢反應時(shí)間存在一個(gè)大到5ms的偏差值，解碼器就會(huì )開(kāi)始出現丟失畫(huà)面幀或者象素組。一個(gè)緩沖區容量較大的解碼器能夠保留更多的數據因而可以較長(cháng)時(shí)間等待數據包。而一個(gè)緩沖區容量很小的解碼器就不能長(cháng)時(shí)間的等待，因為數據包在解碼后很快就被發(fā)送給屏幕。

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

這兩個(gè)問(wèn)題在以太網(wǎng)環(huán)境下經(jīng)常可以見(jiàn)到，這是因為在以太網(wǎng)環(huán)境下一個(gè)流的傳送可以會(huì )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(gè)基于網(wǎng)絡(luò )集線(xiàn)器的以太網(wǎng)中運行高質(zhì)量的視頻內容，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(xiàn)器用作門(mén)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，你應該使用以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )交換機來(lái)替代所有的網(wǎng)絡(luò )集線(xiàn)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(wú)須在網(wǎng)絡(luò )中采用全部廣播的方式來(lái)獲取為數不多的所需傳送。

如果你打算在一個(gè)具有路由器的以太網(wǎng)上多點(diǎn)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(jìn)行一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的傳送，就不需要IGMP 了。你所進(jìn)行的多點(diǎn)傳送需要使用IGMP在無(wú)須復制的條件下通過(guò)成本最低的路線(xiàn)將視頻流分發(fā)到預期的目的地(如果要獲得關(guān)于多點(diǎn)傳送和IGMP的更多信息，請參見(jiàn)"The Wizardry of Multicast", February 19, 2001.)

如果你正在一個(gè)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(diǎn)之間可以建立PVCs (永久虛電路) 或者SVCs (交換虛電路)，視頻流應該具有它自己的電路。把視頻流與位于同一條PVC 或者SVC上的其它數據混合在一起是一個(gè)很糟糕的主意，實(shí)際上這幾乎同在一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò )集線(xiàn)器的以太網(wǎng)中的情形一樣糟糕。

在一個(gè)ATM網(wǎng)絡(luò )上，服務(wù)的類(lèi)別對于視頻的質(zhì)量來(lái)說(shuō)是很重要的。為了能夠正確應對， 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(gè)不變的帶寬。使用可變比特率（VRB）來(lái)傳送視頻數據是一種花費較少的選擇方案。如果 ATM 網(wǎng)絡(luò )運轉良好并且不會(huì )因為傳送而導致負荷過(guò)載，那么一個(gè)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(huì )具有重要意義。這種情況下，視頻的使用將會(huì )變得斷斷續續。當帶寬需要的時(shí)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(huà)，就不得不在永久虛電路上來(lái)運行視頻，一個(gè)單獨的PVC 就是一種有效的方式。

不管網(wǎng)絡(luò )是什么類(lèi)型--ATM, Ethernet或者幀中繼-用于廣播的帶寬是很重要的。無(wú)論網(wǎng)絡(luò )本身運轉或者調整的多么良好，如果沒(méi)有帶寬，你的視頻數據將會(huì )被拆分成很小的數字塊。保證你的觀(guān)眾獲得最好畫(huà)面的唯一方式就是獲得更多的帶寬，最起碼要滿(mǎn)足你的需求。

視頻內容在經(jīng)過(guò)數字化和編碼后就可以在一定帶寬的范圍里進(jìn)行傳送。1 Mbps的速率只能得到劣質(zhì)畫(huà)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(huì )需要高達13到 15 Mbps的速率。3.5 Mbps是一個(gè)不錯的中心值：這種速率下獲得的質(zhì)量足夠滿(mǎn)足在電視廣播之外絕大多數使用了。在一個(gè)10-Mbps 速率以太網(wǎng)連接上，3Mbps的速率應該說(shuō)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(huà)，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(gè)全屏幕，全運動(dòng)的視頻數據，就必須使用一個(gè)100-Mbps 連接。

當通過(guò)廣域網(wǎng)傳送視頻的時(shí)候，就需要創(chuàng )建一個(gè)支持不變速率和突變速率的PVC。如果你有時(shí)間的話(huà)，你應該盡可能通過(guò)廣播視頻數據的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )測試。在傳送期間通過(guò)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對突變的帶寬。如果你廣播的數據數據是遵循MPEG-1標準的視頻數據，上面的方法就不再有效了，因為遵循MPEG-1標準的視頻數據是經(jīng)過(guò)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據，這些具備廣播特性的視頻數據可能會(huì )以幾種不同的方式結束。對于那些涉及媒體廣播的行業(yè)來(lái)說(shuō)，很可能使用監測器或者視頻記錄器或者兩者都使用來(lái)結束視頻數據的廣播。但是一個(gè)企業(yè)中很可能使用員工的桌面電腦來(lái)結束視頻數據的廣播。

對標準的視頻設備而言，結束僅僅需要一個(gè)解碼器，這個(gè)解碼器能夠通過(guò)一個(gè)復合或者組件連接來(lái)獲取遵循MPEG-1 或者M(jìn)PEG-2標準的視頻流，然后對其進(jìn)行解碼和顯示。這種類(lèi)型的設備能夠為一個(gè)網(wǎng)絡(luò )視頻廣播的顯示創(chuàng )造最好的環(huán)境，因為視頻數據以全屏幕，全運動(dòng)的方式傳送，當質(zhì)量絕對需要得以保證的時(shí)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(zhù)視頻的質(zhì)量會(huì )比較低。分發(fā)高質(zhì)量視頻數據給桌面電腦的客戶(hù)通常發(fā)送的是一個(gè)質(zhì)量較低的畫(huà)面。一個(gè)NTSC視頻信號可能會(huì )被認為是一個(gè)640x480 象素的畫(huà)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(gè)較小的畫(huà)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(jìn)行解碼，同時(shí)還保證了畫(huà)面的完整和清潔。購買(mǎi)Add-on卡并裝入到PCI插槽中，這樣就可以以更快的速率進(jìn)行解碼了。這些卡與在桌面電腦上播放DVD 電影時(shí)所需的卡相類(lèi)似。The 卡中額外的功能還可以用來(lái)對MPEG-2視頻進(jìn)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(lái)說(shuō)，還需要買(mǎi)一個(gè)聲卡。一些視頻編碼器通過(guò)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)