建立一个视频友好的网络

宁凯（编译） 2002/06/25

实际中，你一定会遇到需要在网络上传送视频流，但是为了能够使视频流的传送正常运转，你又需要做些什么工作呢？这里，存在几个影响视频流传送质量的因素；这几个因素既可能会补充辅助视频流的传送也可能会毁坏视频流的传送。为了能够获得最好的传送质量，网络需要调整到近乎完美的程度，以避免品质良好的视频内容转变为杂乱无用的垃圾废物。遵循MPEG-2标准的D-1视频在2 Mbps（兆比特每秒）的速率下就能够被传送。但是，为了能够获得完美的质量，需要6 Mbps的速率，因为这样更易于填充一个10Mbps的以太网连接。

传送视频流时遇到的一个最严重的问题就是反应时间的偏差。反应时间本身并不是一个问题；绝大多数解码器并不在介意消息包需要花费5毫秒还是需要500毫秒到达目的地，这是因为实际的传送过程中通常是使用UDP（用户数据报协议）作为传输层的协议。解码器实际上非常在意恰恰是这个反应时间的偏差值。如果传送视频流的时候不得不和其它的数据传送竞争带宽，并且视频流传送的时候最快反应时间和最慢反应时间存在一个大到5ms的偏差值，解码器就会开始出现丢失画面帧或者象素组。一个缓冲区容量较大的解码器能够保留更多的数据因而可以较长时间等待数据包。而一个缓冲区容量很小的解码器就不能长时间的等待，因为数据包在解码后很快就被发送给屏幕。

如果网络对其上的数据包进行了记录，那么解码器缓冲区的容量大小也就可能会对视频的质量产生决定性的影响。在大部分时间里，数据系统可以处理次序颠倒的数据包；在重新组装之前，数据系统只不过是一直等待直到他们收集齐了所有的数据包片段。视频解码器并不具备这种"奢侈"的高级功能。如果纠正时间里即将开始数据包片断的重新组装和显示，那么视频数据要求所有的数据包片段能够准时到达。如果存在一些数据包片段不能够准时到达，就会出现象素或者帧丢失，这种丢失情况将会一直持续到解码器再次赶上并由开始显示为止。大容量的缓冲区允许更长时间等待所有数据包的到达，然后再开始解码和显示处理。 　　

不要考虑使用以太网的网络集线器

这两个问题在以太网环境下经常可以见到，这是因为在以太网环境下一个流的传送可以会干扰其它流的传送,所以在这些情况下需要特别小心。如果你打算在一个基于网络集线器的以太网中运行高质量的视频内容，我们给你建议的是：不要运行。

你可以把自己以太网的网络集线器用作门栓，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视频网络中。相反，你应该使用以太网的网络交换机来替代所有的网络集线器，以太网的网络交换机能够支持VLANs中不同计算机组之间的独立传送。这种特性有助于仅仅包含处于源地和目的地之间的传送，而无须在网络中采用全部广播的方式来获取为数不多的所需传送。

如果你打算在一个具有路由器的以太网上多点传送视频，那么在视频传送路径上的所有路由器都需要支持IGMP协议。如果你在进行一个点对点的传送，就不需要IGMP 了。你所进行的多点传送需要使用IGMP在无须复制的条件下通过成本最低的路线将视频流分发到预期的目的地(如果要获得关于多点传送和IGMP的更多信息，请参见"The Wizardry of Multicast", February 19, 2001.)

如果你正在一个帧中继和ATM 网络中穿梭，在网络正确配置的情况下，视频应该很少受到损害。因为帧中继和ATM 网络都是基于电路交换的网络，在这两种网络中，端点之间可以建立PVCs (永久虚电路) 或者SVCs (交换虚电路)，视频流应该具有它自己的电路。把视频流与位于同一条PVC 或者SVC上的其它数据混合在一起是一个很糟糕的主意，实际上这几乎同在一个基于网络集线器的以太网中的情形一样糟糕。

在一个ATM网络上，服务的类别对于视频的质量来说是很重要的。为了能够正确应对， CBR (不变的比特速率)是一种有效的处理方式。这种方式可以保证视频流具有一个不变的带宽。使用可变比特率（VRB）来传送视频数据是一种花费较少的选择方案。如果 ATM 网络运转良好并且不会因为传送而导致负荷过载，那么一个使用VBR的连接可以象使用CBR的连接一样有效工作。

如果网络支持交换虚电路，那么交换虚电路将会具有重要意义。这种情况下，视频的使用将会变得断断续续。当带宽需要的时候才使用。如果帧中继或者ATM 网络不支持交换虚电路的话，就不得不在永久虚电路上来运行视频，一个单独的PVC 就是一种有效的方式。

不管网络是什么类型--ATM, Ethernet或者帧中继-用于广播的带宽是很重要的。无论网络本身运转或者调整的多么良好，如果没有带宽，你的视频数据将会被拆分成很小的数字块。保证你的观众获得最好画面的唯一方式就是获得更多的带宽，最起码要满足你的需求。

视频内容在经过数字化和编码后就可以在一定带宽的范围里进行传送。1 Mbps的速率只能得到劣质画面，最佳的视频质量需要运行在6 Mbps的高速率上。未经压缩的视频可能会需要高达13到 15 Mbps的速率。3.5 Mbps是一个不错的中心值：这种速率下获得的质量足够满足在电视广播之外绝大多数使用了。在一个10-Mbps 速率以太网连接上，3Mbps的速率应该说是足够低了，但是它又能保证可以正常工作。但是如果网络上还有其它的传送任务的话，3Mbps的速率很可能就不能保证正常工作了。如果你要给桌面电脑传送一个全屏幕，全运动的视频数据，就必须使用一个100-Mbps 连接。

当通过广域网传送视频的时候，就需要创建一个支持不变速率和突变速率的PVC。如果你有时间的话，你应该尽可能通过广播视频数据的方式进行网络测试。在传送期间通过检测带宽使用情况，你就可以查明并确定PVC的不变速率是多少。你还可以确定你需要多少用于应对突变的带宽。如果你广播的数据数据是遵循MPEG-1标准的视频数据，上面的方法就不再有效了，因为遵循MPEG-1标准的视频数据是经过恒定速率编码得到的。

到不到桌面电脑

一旦在网络上你有了具备广播特性的视频数据，这些具备广播特性的视频数据可能会以几种不同的方式结束。对于那些涉及媒体广播的行业来说，很可能使用监测器或者视频记录器或者两者都使用来结束视频数据的广播。但是一个企业中很可能使用员工的桌面电脑来结束视频数据的广播。

对标准的视频设备而言，结束仅仅需要一个解码器，这个解码器能够通过一个复合或者组件连接来获取遵循MPEG-1 或者MPEG-2标准的视频流，然后对其进行解码和显示。这种类型的设备能够为一个网络视频广播的显示创造最好的环境，因为视频数据以全屏幕，全运动的方式传送，当质量绝对需要得以保证的时候，这就是一种可行的方式。

用于桌面电脑的编码往往意味着视频的质量会比较低。分发高质量视频数据给桌面电脑的客户通常发送的是一个质量较低的画面。一个NTSC视频信号可能会被认为是一个640x480 象素的画面,但是到桌面电脑的视频缺仅仅只有上面的四分之一，即320x240 象素。传送一个较小的画面可以增强桌面电脑的解码能力，它可以成功的以每秒29.97 帧的速率进行解码，同时还保证了画面的完整和清洁。购买Add-on卡并装入到PCI插槽中，这样就可以以更快的速率进行解码了。这些卡与在桌面电脑上播放DVD 电影时所需的卡相类似。The 卡中额外的功能还可以用来对MPEG-2视频进行解码

如果你在桌面电脑上终止视频，对于那些试图收到广播的使用者来说，还需要买一个声卡。一些视频编码器通过双耳式耳机或者扬声器播放，而另一些需要声卡才能正确播放。

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