1、大規(guī)模視頻傳輸?shù)奶魬?zhàn)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，人們對(duì)于高質(zhì)量視頻傳輸?shù)男枨笠膊粩嘣鲩L(zhǎng)。而視聯(lián)網(wǎng)作為一種新型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形式，正逐漸嶄露頭角。視聯(lián)網(wǎng)通過(guò)使用互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)，將多媒體視頻和音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并且可以實(shí)現(xiàn)高清視頻直播、回放等多種應(yīng)用場(chǎng)景，解決大規(guī)模視頻傳輸面臨的一些挑戰(zhàn)：

1、帶寬成本高，大規(guī)模視頻聯(lián)網(wǎng)后，數(shù)據(jù)量大，對(duì)帶寬的要求也相應(yīng)較高。在大規(guī)模視頻聯(lián)網(wǎng)的情況下，傳輸帶寬的成本也隨之增加。傳統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)可能無(wú)法滿(mǎn)足視聯(lián)網(wǎng)所需的大帶寬傳輸，需要進(jìn)行技術(shù)上的升級(jí)，提高傳輸效率，降低帶寬成本。

2、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸中遇到的問(wèn)題比傳統(tǒng)的企業(yè)專(zhuān)線網(wǎng)絡(luò)要復(fù)雜，比如傳輸大規(guī)模、高清、高實(shí)時(shí)性視頻時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)比專(zhuān)線更容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、質(zhì)量下降等問(wèn)題，進(jìn)而影響用戶(hù)的體驗(yàn)。因此，需要通過(guò)一些技術(shù)手段來(lái)提高數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)下傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。例如，可以使用編解碼技術(shù)來(lái)提高視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性，使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，以及使用負(fù)載均衡技術(shù)來(lái)分散網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

3、高清視頻通信質(zhì)量體驗(yàn)不高，隨著人們對(duì)視頻質(zhì)量的要求不斷提高，高清視頻已經(jīng)成為用戶(hù)的主要需求之一，高清視頻通信質(zhì)量直接影響用戶(hù)體驗(yàn)。然而高清視頻通信中容易出現(xiàn)卡頓、重連緩沖等待長(zhǎng)等問(wèn)題，導(dǎo)致高清視頻用戶(hù)體驗(yàn)下降。因此，需要通過(guò)優(yōu)化傳輸算法和網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，提高視頻通信質(zhì)量，提升用戶(hù)體驗(yàn)。

綜上所述，大規(guī)模視頻傳輸面臨著帶寬成本高、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)下情況復(fù)雜和高清視頻通信質(zhì)量體驗(yàn)不高等挑戰(zhàn)。針對(duì)這些挑戰(zhàn)，需要通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化，以提高視頻傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量，推動(dòng)視頻、物聯(lián)領(lǐng)域的技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展。

2、視聯(lián)網(wǎng)傳輸關(guān)鍵技術(shù)之：改進(jìn)的SHVC多層編碼

SHVC（Scalable High Efficiency Video Coding）多層編碼技術(shù)是一種適用于視頻編碼領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。SHVC技術(shù)主要基于HEVC（High Efficiency Video Coding）標(biāo)準(zhǔn)，可以提供更高的視頻質(zhì)量和更強(qiáng)的容錯(cuò)能力。SHVC技術(shù)的目標(biāo)是將多清晰度、多碼率和多功能視頻流在一個(gè)統(tǒng)一的視頻碼流中實(shí)現(xiàn)，并能夠在多種設(shè)備上進(jìn)行實(shí)時(shí)播放和切換。SHVC多層編碼技術(shù)包含兩個(gè)重要概念：基本層和增強(qiáng)層。基本層是指視頻的基礎(chǔ)編碼層，采用低幀率序列，可以在所有接收終端上進(jìn)行解碼。增強(qiáng)層是在基本層的基礎(chǔ)上，額外增加一些子流，可以提供更高的分辨率、碼率和幀率等高級(jí)功能，但需要更高的傳輸帶寬和解碼能力來(lái)支持。

圖1所示為標(biāo)準(zhǔn)SHVC編碼，即對(duì)圖像組（GOP）進(jìn)行編碼時(shí)，先對(duì)圖像組其中一幀圖像的基本層進(jìn)行編碼，然后對(duì)該幀的增強(qiáng)層進(jìn)行編碼，再對(duì)下一幀圖像的基本層進(jìn)行編碼，如此交替。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)SHVC編碼

標(biāo)準(zhǔn)SHVC的基本層和增強(qiáng)層采用交叉編碼，圖像間殘差較大，不適用于多屏同播場(chǎng)景。圖2所示為改進(jìn)型SHVC編碼，先對(duì)GOP內(nèi)所有圖像的基本層進(jìn)行編碼，再對(duì)圖像組內(nèi)所有圖像的增強(qiáng)層進(jìn)行編碼。這種方案下，基本層、增強(qiáng)層未出現(xiàn)交叉，圖像間殘差小，P幀相對(duì)于交替編碼的方案會(huì)明顯減小。適用于多屏播放場(chǎng)景。

圖2 改進(jìn)型SHVC編碼

在泛視頻監(jiān)控場(chǎng)景中，多路同播占用大量本地帶寬，且云平臺(tái)的帶寬成本壓力較大，改進(jìn)的SHVC編碼有效降低了視頻碼率，取得體驗(yàn)、成本上的最佳平衡。以平安鄉(xiāng)村多路集中監(jiān)控的直播場(chǎng)景為例，采用分層碼流機(jī)制和改進(jìn)的SHVC編碼，可降低20%以上帶寬消耗。

3、視聯(lián)網(wǎng)傳輸關(guān)鍵技術(shù)之：智能視頻傳輸

面對(duì)家庭、互聯(lián)網(wǎng)等非專(zhuān)線網(wǎng)絡(luò)存在的網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)和帶寬不穩(wěn)定等問(wèn)題，提出智能視頻傳輸技術(shù)體系，包括智能編碼、碼流復(fù)用和雙通道直播等關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)降低碼率、減少帶寬占用和優(yōu)化傳輸時(shí)延為用戶(hù)提供高清、流暢、可靠的視頻體驗(yàn)。

智能編碼

通過(guò)對(duì)視頻畫(huà)面的前后景進(jìn)行分離（如圖3），采用不同的編碼策略對(duì)其進(jìn)行壓縮，從而達(dá)到降低碼率的目的。具體來(lái)說(shuō)，前端AI掃描視頻畫(huà)面，無(wú)運(yùn)動(dòng)的背景圖像采用較低分辨率進(jìn)行編碼，人眼敏感的前景圖像采用高分辨率編碼，并結(jié)合智能P幀設(shè)計(jì)，升級(jí)傳統(tǒng)長(zhǎng)GOP方案，間斷性插入智能P幀，降低冗余信息，達(dá)到降碼率的目的。

圖3 前后景分離編碼

碼流復(fù)用

在終端實(shí)時(shí)上傳視頻時(shí)，傳統(tǒng)做法是預(yù)覽流與存儲(chǔ)流分開(kāi)傳輸，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單但是存在帶寬浪費(fèi)。通過(guò)多路復(fù)用技術(shù)，合并預(yù)覽流和存儲(chǔ)流，預(yù)覽時(shí)，存儲(chǔ)流合入預(yù)覽流（如圖4），起到省寬帶的作用，峰值帶寬占用較傳統(tǒng)方案降低1倍。這種技術(shù)能夠有效降低視頻在傳輸、存儲(chǔ)和計(jì)算上的開(kāi)銷(xiāo)，實(shí)現(xiàn)降本增效。

圖4 多路碼流復(fù)用

雙通道直播

通過(guò)智能探測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能，從P2P和轉(zhuǎn)發(fā)雙通道中選擇優(yōu)質(zhì)通道，動(dòng)態(tài)無(wú)感切換，保障可靠預(yù)覽，并結(jié)合預(yù)加流技術(shù)，降低首屏加載時(shí)延，實(shí)現(xiàn)視頻秒開(kāi)的效果。這種技術(shù)能夠極大提升視頻的用戶(hù)體驗(yàn)，保證視頻傳輸?shù)母咔?、流暢和可靠性?/p>

智能視頻傳輸技術(shù)使視頻主觀質(zhì)量可明顯提升，同時(shí)視頻傳輸碼率平均節(jié)省50%以上、壓縮復(fù)雜度降低60 %。通過(guò)視頻智能傳輸技術(shù)，在保證圖像質(zhì)量前提下，降低視頻在傳輸、存儲(chǔ)和計(jì)算上的開(kāi)銷(xiāo)，有效進(jìn)行降本增效。

4、視聯(lián)網(wǎng)傳輸未來(lái)展望：統(tǒng)一多媒體實(shí)時(shí)傳輸與分發(fā)

統(tǒng)一多媒體實(shí)時(shí)傳輸與分發(fā)是一種在網(wǎng)絡(luò)資源受限環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量傳輸?shù)男滦图夹g(shù)（如圖5）。該技術(shù)利用單一技術(shù)棧可同時(shí)支持低時(shí)延直播、實(shí)時(shí)雙向通信、高速云回放等核心能力，通過(guò)覆蓋全國(guó)的多節(jié)點(diǎn)專(zhuān)線接力傳輸，逐級(jí)指數(shù)分發(fā)，構(gòu)建全域毫秒級(jí)時(shí)延體驗(yàn)及百萬(wàn)路并發(fā)性能。

1、多節(jié)點(diǎn)接力：統(tǒng)一多媒體實(shí)時(shí)傳輸與分發(fā)利用多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作，形成一個(gè)節(jié)點(diǎn)間相互接力的傳輸鏈路。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路不穩(wěn)定或出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)可以接替繼續(xù)傳輸，從而保障傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。同時(shí)，多節(jié)點(diǎn)接力還可以實(shí)現(xiàn)就近推流和邊緣分發(fā)，將媒體資源盡可能地推送到離用戶(hù)較近的節(jié)點(diǎn)，從而減少傳輸時(shí)延。

2、多路徑可靠閃傳：基于SRT bonding技術(shù)，將多種物理傳輸方式聚合使用，形成多條傳輸路徑，并根據(jù)實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)選擇最優(yōu)路徑進(jìn)行傳輸。當(dāng)某條路徑出現(xiàn)傳輸問(wèn)題時(shí)，可以快速切換到其他可用路徑，從而保障傳輸?shù)目煽啃?。同時(shí)，多路徑傳輸可以充分利用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源，提高傳輸效率和質(zhì)量。

3、雙向推流：支持流媒體同時(shí)發(fā)送和接收，在傳輸過(guò)程中同時(shí)處理推流和拉流兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)。在雙向推流中，對(duì)帶寬進(jìn)行調(diào)度，以保證推流和拉流的順暢進(jìn)行。通過(guò)雙向推流減少傳輸時(shí)延，提高傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和用戶(hù)體驗(yàn)。

4、多協(xié)議適配：統(tǒng)一多媒體實(shí)時(shí)傳輸與分發(fā)可以支持各種主流媒體協(xié)議，如RTMP、HLS、SRT等，并能夠根據(jù)用戶(hù)終端的特性進(jìn)行多協(xié)議適配。例如，對(duì)于大屏幕終端，可以使用高清視頻傳輸協(xié)議；對(duì)于小屏幕終端，可以使用低帶寬協(xié)議，從而保障在不同終端上的傳輸效果和用戶(hù)體驗(yàn)。

圖5 多媒體實(shí)時(shí)傳輸分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

總體而言，統(tǒng)一多媒體實(shí)時(shí)傳輸與分發(fā)通過(guò)多節(jié)點(diǎn)接力、多路徑可靠閃傳、雙向推流、多協(xié)議適配等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高效的多媒體實(shí)時(shí)傳輸，極大地提升了用戶(hù)的觀看體驗(yàn)。

5、總結(jié)

本文介紹了改進(jìn)的SHVC多層編碼和智能視頻傳輸技術(shù)兩種關(guān)鍵技術(shù)，以提高視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性。通過(guò)這些技術(shù)的組合使用，有效地提高了帶寬和傳輸效率，并保證了高清視頻的質(zhì)量。未來(lái)，通過(guò)統(tǒng)一多媒體實(shí)時(shí)傳輸與分發(fā)技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，可望進(jìn)一步提高視聯(lián)網(wǎng)傳輸效率和質(zhì)量，使用戶(hù)體驗(yàn)得到翻倍。