《電子技術應用》
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P2P實時影音分享技術
摘要: 過去幾年當中,,一種新的網絡串流架構,,點對點 (Peer-to-Peer) 網絡架構快速的崛起,此種網絡架構一開始用在于數(shù)據文件的交換傳遞,,后來進而發(fā)展成實時(real-time)影音內容的廣播技術,,如NICE, ZIGZAG, Narada and Coolstreaming…等,,而當P2P的技術運用于實時影音數(shù)據分享,即是近來討論火熱的P2P網絡電視 (IPTV),,何謂IPTV呢?簡單的說來,,IPTV其實是透過現(xiàn)有Internet的基本架構,將數(shù)字電視,、以及其它影像與聲音透過寬帶網絡傳送的技術(或服務),,提供IPTV的業(yè)者可以利用P2P的技術來分擔資料從單一節(jié)點廣播出去的大量頻寬,將可以大大減少串流提供廠商的服務器系統(tǒng)架設經費,。
關鍵詞: RF|微波 IPTV 影音 P2P
Abstract:
Key words :

過去幾年當中,,一種新的網絡串流架構,點對點 (Peer-to-Peer) 網絡架構快速的崛起,,此種網絡架構一開始用在于數(shù)據文件的交換傳遞,,后來進而發(fā)展成實時(real-time)影音內容的廣播技術,如NICE, ZIGZAG, Narada and Coolstreaming…等,,而當P2P的技術運用于實時影音數(shù)據分享,,即是近來討論火熱的P2P網絡電視 (IPTV),何謂IPTV呢?簡單的說來,,IPTV其實是透過現(xiàn)有Internet的基本架構,,將數(shù)字電視、以及其它影像與聲音透過寬帶網絡傳送的技術(或服務),,提供IPTV的業(yè)者可以利用P2P的技術來分擔資料從單一節(jié)點廣播出去的大量頻寬,,將可以大大減少串流提供廠商的服務器系統(tǒng)架設經費。

  P2P IPTV技術介紹

  在前一個章節(jié)簡單的說明了什么是P2P IPTV,,接下來我們進一步來探討這方面的技術,,IPTV同時具有兩種技術,一是傳統(tǒng)的Live TV(也就是Multicasting),,二是Stored TV(也就是Video on demand, VoD),。

  Live TV

  通常用來播放一些實時性的影音數(shù)據,例如美國職棒大聯(lián)盟的棒球比賽直播,,在播放的過程不會將影音數(shù)據儲存于硬盤,,僅會占用部分計算機主存儲器(Main Memory)來做為緩沖區(qū)(Buffer),此緩沖區(qū)存放的數(shù)據為某頻道影音內容的部分片段,,換臺之后便換存放另一頻道的影音片段,,最后當你停止收看時此緩沖區(qū)將會釋放成可用內存,使用此緩沖區(qū)的用意為一方面下載自己即將要播放的影音數(shù)據另一方也將自己已有的影音數(shù)據分享給同是點對點網絡上的節(jié)點(peer),,參考左圖,,圖中每一個節(jié)點都有自己的緩沖區(qū),部分的影音數(shù)據會在參與者之間互相傳遞,,相互傳遞數(shù)據的節(jié)點彼此形成一個伙伴群組,,伙伴關系的建立方式為此架構中的核心組件,,對于整個點對點網絡的串流傳輸質量以及穩(wěn)定性有相當大的影響。類似的軟件有已經相當知名的PPStream(以撥放Live影片為主),。

  Stored TV (or Video on Demand, VOD)

  網頁上的信息除了文字,、圖片、動畫之外,,也可以放上聲音及動態(tài)影像的檔案,,提供瀏覽者在線欣賞的功能,這種技術稱為VOD(Video On Demand)-隨選視頻技術,,使用者可不受時間,、空間的限制,透過網絡隨選實時播放,、在線收看,,但無論是聲音文件或影像文件,皆屬于檔案較大的格式,,VOD為了能克服檔案傳輸耗時的問題,,使用串流技術作為傳輸方式,如此才能達到真正的隨選隨看,,不需等候檔案下載,,只要開啟檔案,在讀取,、傳輸?shù)耐瑫r,,同步進行播放。

  目前VOD隨選視訊技術被應用在很多地方,,例如股市行情的解盤分析,,遠距教學、e-Learning,、電子商務e-Commerce,、在線MTV、KTV,、企業(yè)內部公告廣播,、訓練…等等,使用VOD隨選視訊技術的優(yōu)點在于能提供隨時更新的動態(tài)信息,,更可以產生互動的效果。此外,,少了重置的麻煩,,更能節(jié)省成本,及提高便利性,。

  甚至ISP或ICP業(yè)者可整合串流技術與軟硬件設備,,而成為多媒體影音數(shù)據的網絡交換中心,,或是多媒體ASP,提供頻寬分享,、主機代管,、數(shù)據互換及軟件租賃服務,即所謂的Multimedia IDC(Internet Data Center),,例如中華電信提供服務器托管的服務,,其計費的方式若為采用流量計費,提供影音服務業(yè)者的營運費用將會非常驚人,,營運成本一旦提高勢必會吞蝕了企業(yè)的獲利,。

  目前市場最熱門的VOD應用,首推YouTube,。它是一個因特網的網站,,讓使用者上載觀看及分享視頻短片,用戶可以上傳影像檔案進行壓縮轉文件,,網站上影片內容包羅萬象,,涵蓋個人影片及電視節(jié)目片段,音樂錄像帶及家居錄像等,,但其傳送影音的方式采取傳統(tǒng)的主從式(Client/Server)架構,,使得YouTube的網站需要大量服務器以及極大的網絡頻寬,每月需要付大約100萬美金的費用,。

  點對點隨選視訊 (Peer to Peer VoD)

  由于采取傳統(tǒng)的主從式架構來傳送影音數(shù)據,,隨著客戶端的數(shù)量增加,需要耗費相當大的傳輸成本(YouTube就是一個很好的例子),,便有研究提出采用點對點的方式來傳送影音數(shù)據,,其特色主要在于它破除了Client一定只會和Server聯(lián)機的限制,如此便可以大大降低Video伺服端的負載,,這樣的一個節(jié)省傳輸成本的好處,,也令YouTube不得不采用之以降低其龐大的營運成本。

  目前在點對點隨選視訊運用最成功的例子就是Joost,。Joos在未推出Live TV的服務之前便是一個典型的VOD (Video On Demand)的應用程序,,在計算機上撥放媲美電視上的看得到的高畫質影片,根據該團隊以往的紀錄,,這套軟件應該也是基于P2P的分享原則,,使用者可以提供影片給別人觀看,影片下載過程中同時也要分享自己的上傳頻寬,。它與YouTube的不同處為其使用點對點的視頻技術來播放你所點選的節(jié)目,,其畫質也較YouTube來得清晰且Joost目前并不提供用戶自制與上傳影片,目前的服務也以電視臺制播的節(jié)目為主,,所有能在Joost上看到的網絡電視頻道都是合法取得的,。P2P應用趨勢

 

  P2P的相關技術及學術研究已經幾近成熟的階段,,一些應用如雨后春筍般地出現(xiàn),其中最令人印象深刻的就是目前市面上已有業(yè)者將P2P技術嵌入于無線基地臺(Access Point, AP),,將應用程序 (Application) 或服務嵌入于類似無線基地臺的嵌入式裝置,,這個想法始自于FON的概念,什么是FON的概念呢?

  FON是一個全新的無線網絡應用模式,,為Web2.0概念的應用,,訴求的就是透過開放、分享的理念,,匯集眾人的力量來打造一個WiFi Everywhere的環(huán)境,。只要參加FON會員,將FON專屬路由器接上家里的寬帶網絡,,那么會員就會貢獻出部分網絡頻寬,。“免費分享、分享免費(Share for free, access for free)”是FON的宗旨,。會員在貢獻出自己的部分頻寬,,之后在任何一處,只要偵測到由其它FON會員分享出來的無線網絡信號,,此刻只要登入FON會員賬號密碼,,就可以免費使用。

  FON的架構是由foneros的提供的FON存取點(social router)建立,,現(xiàn)階段FON存取點是借著把開放原始碼安裝在Linksys及Buffalo的路由器內(指定型號),,用戶便可以在世界各地免費上網瀏覽。Fonera將會有很多嶄新的功能,,包括雙重SSID (私人及公開),,而fonero更加可以和鄰近的會員聯(lián)系。Fon正在開發(fā)可以個人化的網頁,,使fonero能夠看到鄰近會員的相片,,以及他們的家庭、寵物,,他們喜愛的網站連結等家就好像My Space,,不同的是只供給鄰近的會員進入(參考下圖)。

  接下來我們來比較如果能將P2P的應用程序或服務嵌入于無線基地臺有什么樣子的優(yōu)缺點,,事實上比較無線基地臺節(jié)點與一般網絡上P2P節(jié)點性質上的差異,,這是發(fā)展P2P協(xié)議需要考慮的議題。從上面的表格可以知道要開發(fā)P2P串流協(xié)議于一般的使用者節(jié)點跟無線基地臺上面是不一樣的,,硬件條件的限制將會影響到P2P平臺的設計機制與考慮,,另外來有基地臺構成的P2P網絡也與傳統(tǒng)節(jié)點構成的P2P網絡的型態(tài)不一樣,譬如網絡的動態(tài)情況。一般節(jié)點加入或離開P2P網絡的動作會比無線基地臺節(jié)點來得頻繁,,一般節(jié)點指的是一般PC的使用者,他們關閉P2P的應用程序便離開了P2P網絡,,而無線基地臺上的P2P應用程序為一嵌入式軟件,,通常離開P2P網絡只會發(fā)生在不使用網絡而關閉無線基地臺的電源。

  結論

  根據Gartner市場分析,,IPTV用戶數(shù)快速增長,,2010年用戶數(shù)可達4500萬,市場規(guī)??蛇_45億美元,。亞洲地區(qū)增長幅度最大。IPTV的應用將成為網絡上收看影音視訊的主流,,再加上web2.0新概念的出現(xiàn),,一些搭配的相關服務必慢慢盛行,目前業(yè)者將P2P服務嵌入于無線基地臺的嵌入式裝置就是一個不錯的應用,,往后是否會出現(xiàn)一個殺手級的應用(killer application)來吸引消費者目光,,請讓我們拭目以待。

  

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