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(yùn)轉(zhuǎn)，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(bǔ)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(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(biāo)準(zhǔn)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?yàn)檫@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(yán)重的問題就是反應(yīng)時(shí)間的偏差。反應(yīng)時(shí)間本身并不是一個(gè)問題；絕大多數(shù)解碼器并不在介意消息包需要花費(fèi)5毫秒還是需要500毫秒到達(dá)目的地，這是因?yàn)閷?shí)際的傳送過程中通常是使用UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)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(yīng)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(shù)據(jù)傳送競(jìng)爭(zhēng)帶寬，并且視頻流傳送的時(shí)候最快反應(yīng)時(shí)間和最慢反應(yīng)時(shí)間存在一個(gè)大到5ms的偏差值，解碼器就會(huì)開始出現(xiàn)丟失畫面幀或者象素組。一個(gè)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(zhǎng)時(shí)間等待數(shù)據(jù)包。而一個(gè)緩沖區(qū)容量很小的解碼器就不能長(zhǎng)時(shí)間的等待，因?yàn)閿?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(duì)其上的數(shù)據(jù)包進(jìn)行了記錄，那么解碼器緩沖區(qū)的容量大小也就可能會(huì)對(duì)視頻的質(zhì)量產(chǎn)生決定性的影響。在大部分時(shí)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(jí)功能。如果糾正時(shí)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(zhǔn)時(shí)到達(dá)。如果存在一些數(shù)據(jù)包片段不能夠準(zhǔn)時(shí)到達(dá)，就會(huì)出現(xiàn)象素或者幀丟失，這種丟失情況將會(huì)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(zhǎng)時(shí)間等待所有數(shù)據(jù)包的到達(dá)，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(gè)問題在以太網(wǎng)環(huán)境下經(jīng)�？梢砸姷剑@是因?yàn)樵谝蕴W(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)集線器的以太網(wǎng)中運(yùn)行高質(zhì)量的視頻內(nèi)容，我們給你建議的是：不要運(yùn)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(jī)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(jī)能夠支持VLANs中不同計(jì)算機(jī)組之間的獨(dú)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(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(duì)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(diǎn)傳送和IGMP的更多信息，請(qǐng)參見"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(yīng)該很少受到損害。因?yàn)閹欣^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(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(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)的類別對(duì)于視頻的質(zhì)量來說是很重要的。為了能夠正確應(yīng)對(duì)， 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）來傳送視頻數(shù)據(jù)是一種花費(fèi)較少的選擇方案。如果 ATM 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)良好并且不會(huì)因?yàn)閭魉投鴮?dǎo)致負(fù)荷過載，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(xù)續(xù)。當(dāng)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，就不得不在永久虛電路上來運(yùn)行視頻，一個(gè)單獨(dú)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(yùn)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(huì)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(jìn)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(yùn)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(dá)13到 15 Mbps的速率。3.5 Mbps是一個(gè)不錯(cuò)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(gè)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(gè)全屏幕，全運(yùn)動(dòng)的視頻數(shù)據(jù)，就必須使用一個(gè)100-Mbps 連接。

當(dāng)通過廣域網(wǎng)傳送視頻的時(shí)候，就需要?jiǎng)?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，你應(yīng)該盡可能通過廣播視頻數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。在傳送期間通過檢測(cè)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)，上面的方法就不再有效了，因?yàn)樽裱璏PEG-1標(biāo)準(zhǔn)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(huì)以幾種不同的方式結(jié)束。對(duì)于那些涉及媒體廣播的行業(yè)來說，很可能使用監(jiān)測(cè)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(gè)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)的視頻設(shè)備而言，結(jié)束僅僅需要一個(gè)解碼器，這個(gè)解碼器能夠通過一個(gè)復(fù)合或者組件連接來獲取遵循MPEG-1 或者M(jìn)PEG-2標(biāo)準(zhǔn)的視頻流，然后對(duì)其進(jìn)行解碼和顯示。這種類型的設(shè)備能夠?yàn)橐粋�(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻廣播的顯示創(chuàng)造最好的環(huán)境，因?yàn)橐曨l數(shù)據(jù)以全屏幕，全運(yùn)動(dòng)的方式傳送，當(dāng)質(zhì)量絕對(duì)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視頻的質(zhì)量會(huì)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(gè)質(zhì)量較低的畫面。一個(gè)NTSC視頻信號(hào)可能會(huì)被認(rèn)為是一個(gè)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(gè)較小的畫面可以增強(qiáng)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)還保證了畫面的完整和清潔。購(gòu)買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)所需的卡相類似。The 卡中額外的功能還可以用來對(duì)MPEG-2視頻進(jìn)行解碼

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

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