移動視頻

移動視頻與TV隨地接收服務的發展

在2009年下半年，據一些市場分析顯示，YouTube平均每日處理約10億個視頻訪問。而在2008年，該數字尚為600萬。更有報告指出，到2015年，將有120億台設備(包括電視、台式電腦、筆記本、上網本和智能電話)訪問5,000億小時的視頻信息。(來源：英特爾)。到2013年，移動視頻電話的保有量將達到4億部(來源：訊泰)。在2012年，視頻將佔所有互聯網流量的90%；在2013年，視頻將佔所有移動通信流量的70%(來源：思科)。很明顯，人們對於廣泛的且易於訪問的視頻內容有着巨大的消費需求，且該需求正與日劇增。為滿足這種需求並保持訪問的易用性，用於處理和交付這種視頻內容的服務器、視頻流和媒體網關的數量都必須伴隨處理工作負荷的激增而呈指數倍地擴充。與聲音信號和其它典型的互聯網內容相比，視頻需要更高量級的處理能力，尤其當視頻被傳送到各種類型的瀏覽客户端設備上時更是如此。當然，處理能力的提高也意味着能耗的增加。

視頻編碼轉換是此類處理負載中的主要部分，結合上述增長，此項任務引發了巨大的潛在能耗增長，這對已有的基礎設施構成了很大的壓力。

對視頻轉換編碼的需求

待分發的視頻來自各種捕捉設備，它們具備不同的分辨率和編碼能力。例如，應用MPEG4編碼的CIF智能電話或者應用H.264編碼的720像素可攜式攝像機都可以作為捕捉設備。同樣，用於接收視頻的客户端設備也具備不同的解碼能力(解碼能力因設備的功能或處理器的週期數不同而有所差異)，例如，QCIF H.263蜂窩電話、解碼高清H.264的高端筆記本電腦。將視頻上傳到網絡上播放和/或存儲，其目的是希望任何人都能夠觀看，然而，還缺乏剛性或通用的視頻交換標準。為滿足這一目的， 視頻分發和網路服務提供商必須提供透明的編碼轉換功能。

此外，人們對視頻傳送的期望已變成要求實現實時視頻傳送，而無需先將部分或整個視頻文件下載到客户端設備的緩存器中，對互聯網電視和監視系統來説尤其如此。這種實時傳送需求加大了視頻傳送系統的負荷，同時，也增加了能耗。

編碼轉換/流媒體平台體系結構

長期以來，音頻編碼轉換設備一直是網絡的核心設備之一，它通常藉助基於DSP的專用硬件來實現。然而，視頻編碼轉換的情況卻並非如此。通常，編碼轉換和流媒體直播視頻設備均基於標準服務器平台之上，在接近視頻存儲位置的環境中尤其如此。這主要是由於大多數視頻傳輸服務都是基於互聯網的(即使絕大多數的瀏覽客户端都是手機)。這意味着大多數視頻編碼轉換功能都是由基於服務器的網絡基礎設施完成的。因此，由戴爾、惠普等公司提供的x86服務器平台對視頻編碼轉換來説非常通用。此外，一旦利用x86平台實現了基線流視頻能力，生產商和視頻服務提供商就會普遍希望擴展其產品的功能，以便包含直播對等視頻通訊和視頻會議功能。

x86在視頻轉換編碼中的廣泛使用還有其它原因。舉例來説，隨着視頻需求的增長，有能力提供轉換編碼設備的人越來越多，但並不是每個人都有可用的視頻CODEC IP或者有所需的經驗和資源。而市場中有大量支持x86的開放源編解碼器。此外，希望提供視頻服務的互聯網服務提供商都已配備好x86設備。這樣，視頻編解碼器和x86硬件設備的易得性使得x86大行其道，然而它在解碼轉換方面的效率卻極其低下。

因為x86是通用處理器，因此可應用於許多場合，但其功耗非常高。

與功耗有關的問題

對於大多數的使用者來説，功耗相關的問題是顯而易見的。通常，當擴建新的視頻分發基礎設施時，以下三個與能耗相關的問題會被考慮：

運行成本：就功耗而言，簡單來説就是每千瓦小時的電費。一個解決方案需要的功耗越高，它的運行成本就越高，不但包括處理成本，還包括冷卻成本。

可擴展性：機架空間是一項成本負擔資源，能夠根據規劃好的通道密度的增長進行系統擴充，而不帶來額外的空間和冷卻成本，這一點非常關鍵。更低的功耗意味着更密集配置的系統和更小規模的冷卻資源。

可靠性：熱耗直接由散熱系統排放，所以需要主動冷卻的散熱解決方案。對固體元件、設備機箱和支架的主動冷卻會將整個系統的可靠性降低到最脆弱的機械冷卻元件所代表的可靠性水平。

除此之外，隨着環境責任和社會責任被業界廣泛接受，功耗問題正變得越發突出， 這一點相信已無需多言。

為解決這些問題，系統中最耗能的資源，即x86處理器提供的編碼轉換資源，就需要有大幅地提升能效。另一種解決方法是選擇一個全然不同的處理器。

可供選擇的節能辦法

針對音頻和視頻應用，市場上有很多新的低功率多核數字信號處理器(DSP)，可根據通道處理密度自由擴展，從而部署到從低密度的訪問節點到高密度的核心網絡基礎設施在內的整個網絡中。

這些DSP建立在採用高能效異步處理器的內在節能架構之上。節能源自內核的異步設計。通過消除處理器內核中的時鐘和同步寄存器，轉而採用更簡單的邏輯同步方法，異步設計帶來了以下三方面改變：

縮小了DSP內核的硅面積；

清除了時鐘和寄存器的電源和配線；

綜合以上兩項的改變可進一步降低了能耗。

移動視頻消息

移動視頻消息是通過某種媒體非實時地發送視頻消息，包括人到人、人到PC以及PC到人等三種情況。例如，正在推廣的視頻郵件和多媒體消息業務就屬於移動視頻消息業務。實現的移動視頻消息業務中所傳送的視頻消息一般為視頻動態圖像 ^[1]  。

（1）視頻郵件

視頻郵件是在純文本郵件的基礎上，增加了視頻和音頻的多媒體郵件。視頻郵件可以用附件形式傳送，也可以直接以流媒體方式播放。視頻郵件不僅使個人移動通信變得豐富多彩，也可以加強企業電子商務的廣告效應。

例如，日本J-Phone公司推出的Movie Sha-Mail業務，用户可以發送和接收視頻短片；日本KDDI公司推出的NaviMail業務，用户可以觀看最新的電視廣告等。

（2）多媒體消息

多媒體消息業務(MMS：Multimedia Messaging Service)是一種被WAP組織和3GPP定義為標準的非實時移動消息業務，移動用户通過一個或多個媒體單元來發送和接收視頻消息。多媒體消息業務不僅可傳遞文本信息，而且還可以傳遞內容更為豐富的圖像、音頻、視頻等數據信息，將是2．5G和未來3G的一種核心業務。

移動視頻內容配送

移動視頻內容配送業務主要是從服務器到人的通信服務，以流媒體或者下載的方式將視頻內容傳送到移動用户終端。移動視頻配送的業務範圍非常廣泛，主要包括視頻點播和遠程教育業務等。流媒體與下載方式的主要區別在於，流媒體是指通過IP網絡以流的方式傳送多媒體內容（包括音頻和視頻），不需要下載整個文件。流是指數據從服務器端向客户端以不間斷的流方式傳送，當第一個數據包到達時就開始播放。

基於流媒體技術的遠程教育為人們提供了一種新的學習方式，更適合社會發展的需要。遠程教育還侷限在室內電視或者PC機，這大大限制了人們的活動範圍。而基於移動視頻的移動遠程教育將使人們隨時隨地的接收新知識，將工作、學習、休閒融為一體。

隨着Internet和移動網絡的融合，人們越來越希望能夠及時、主動地獲取各種視頻節目，因此視頻點播業務將極大地滿足人們娛樂的需要。全球的移動運營商正在逐步推出採用流媒體方式實現的視頻點播業務，以吸引更多用户。

移動視頻遊戲

移動遊戲的種類越來越多，移動遊戲市場的競爭也越來越激烈。但是，嵌入在手機終端的遊戲、SMS遊戲等畫面單一，給用户帶來的感受無法同交互式視頻遊戲相比。

基於Java和Brew的彩屏手機終端可以下載遊戲，在某種程度上改變了移動遊戲原有的單一面貌。但是，交互式網絡遊戲將是移動視頻遊戲發展的最終趨勢，同單機遊戲相比，網絡遊戲給移動運營商帶來的收益更多。

諾基亞已經展示了其視頻遊戲手機N-Gage，通過2．5G移動網絡，手機使用藍牙技術支持基於遊戲和遊戲服務的多人遊戲網絡。

移動視頻電話/會議

移動視頻電話是一種使用了視頻和話音的點對點通信業務，在兩個移動終端、移動終端和固定視頻電話或者PC機等之間實現視頻和音頻的雙向實時交流。移動視頻電話業務是由UMTS定義的一種高級3G業務，對無線網絡帶寬有較高的要求。帶寬、成本、設備和服務的限制使這一業務的開展具有很大的難度。在寬帶網絡出現後，移動視頻電話/會議才有可能以可以接受的質量被大規模推廣。

移動視頻電話/會議是比話音、數據通信更高級的一種通信形式，實現了點對多點的通信業務，極大地滿足了人們個人通信和商務交流的需求，為商務用户帶來更大的便利。各國的3G移動運營商將移動視頻電話業務作為3G業務拓展的先鋒，和記在歐洲正大力推廣移動視頻業務。同時，日本NTT DoCoMo公司已實現了3G終端和PC間的視頻會議業務。

社會的發展產生了多種消費方式，電子商務已走進了人們的生活。移動電子商務使用移動終端進行電子商務交易，是電子商務向移動通信領域的發展。移動視頻與電子商務的結合，將使用户可以隨時隨地利用移動終端的視頻業務瞭解商品信息，進行網上購物。

利用無線網絡的高帶寬，通過移動網絡和移動、固定視頻前端，可實現遠距離的移動視頻監控。一般情況下，移動視頻監控業務用於特定的工作用途，也可以用於生活中，如用於兒童安全保護的移動監控系統。

移動視頻監控系統可以採用基於IP傳輸的視頻編碼設備，通過無線網絡將視頻信號傳送到中心存儲和顯示。2003年8月，中國台灣的中華電信推出了遠程實時監控業務，除了在社區推廣，也擴展到幼教領域，家長通過移動終端上網就可以實時觀看到孩子在幼兒園的生活情況。

總之，以上各種移動視頻的業務特性不同，因此對移動網絡和移動終端的技術要求也各不相同。在現有1X移動通信網絡上，某些業務已經在技術上得以實現並進行商用，同時也促使移動終端市場出現了新的商機和競爭局勢。但是，大多數的移動視頻業務還要等待在3G網絡上才能實現。