互联网视频技术进展

    近年来中国互联网视频发展迅速，目前每天视频收看次数在一亿次以上。随着Web2.0和网络新媒体的快速发展，用户自治内容以视频分享方式在互联网上大量出现，这些内容数量巨大，但是对每一个内容而言收看次数一般不多。新媒体内容将呈现长尾现象，遵守齐普夫(Zipf)定律和帕累托(Pareto)分布。

    Zipf定律服从功率幂，可以用式(1)表示：
P = KR Z -1   (1)

    式(1)中P为出现的次数，R为出现次数排名名次，Z 为Zipf 数，K为常数。出租录像带的Z 值大约为0.27，amazon.com图书销售的Z 值约为0.13，Youtube的Z 值约为0.44，一般网站应用的Z值约为0.15。Youtube一类视频网站的Z值比其他业务都大，长尾会拖得更长。

    目前互联网上的视频流媒体主要有视频分享、在线视频点播和P2P 流媒体3种方式。视频分享网站主要服务于长尾的用户自治内容，采用客户机(浏览器)/服务器模式；在线视频点播为收费服务，采用客户机/服务器模式；而P2P流媒体则采用P2P模式，主要服务于热门内容。

    视频分享网站采用浏览器/服务器模式的原因也是为满足这种长尾内容的需求，当应用于热点内容时凸显浏览器/服务器模式的制约。为此需要发展一种技术在点播同一内容客户较多时自动转换为P2P模式[1-3]。

1 视频分享和播客
    2006年中国视频分享网站刚开始时，还是以网友原创片、搞笑片或者国外小短片为主，盗版影片和情色片在当时并不是主流。2007年随着视频分享网站的快速发展，大量盗版内容和不良内容被上传到网上，成为视频分享网站的主要内容。视频分享网站受带宽限制，内容采用高压缩，画面质量不高，但不需要专门的客户端，用浏览器就可以收看，方便简单。目前很多用户先在视频分享网站上看，觉得好了，再通过P2P下载清晰版本观看。

    目前视频分享网站主要采用浏览器/服务器模式，大多采用Flash格式。主要视频分享网站在2007年得到风险投资(VC)大量资金支持，在互联网数据中心放置了大量服务器。2007年视频分享网站已经占到互联网视频收看次数份额的65%以上，在线视频点播类所占份额约为25%，其余10%以上的份额为P2P流媒体网站占有。网络视频分享领域市场已相对集中，土豆网、优酷网、我乐网、酷6网等4家网站，用户月度到达率超过25%，对目标网民的覆盖比率均超过25%。由表1可以看出，视频分享网站的月度到达率只及综合门户的一半，但一些视频分享网站在月度人均访问时长指标方面接近综合门户。视频分享网络已经在互联网的应用中占据了非常重要的位置。

    目前各大门户网站也开通了自己的视频业务，称为播客。其技术类似于视频分享，内容包括门户网站自行采集、编辑和转播的内容。

    视频分享网站是免费的，内容监管也不像在线视频点播那么严，这使得其在2007年快速发展，对在线视频点播构成了很大威胁。但是视频分享网站必须解决盈利模式和版权内容监管等问题才能够实现持续发展。从发展的眼光看，视频分享网站的优势是用户制作内容(UGC)。2007年视频分享网站的UGC内容在报道南方雪灾、抗议西方媒体对华不实报道和支持北京奥运会等方面发挥了重要的作用。

2 在线视频点播
    中国视频网站最早兴起于2000年，即在线视频点播。随着宽带的普及，中国电信成立了在线视频点播平台——“互联星空”。2004年“互联星空”大小包月业务等内容分销业务模式开始出现，各在线视频点播网站纷纷转型成为基础电信运营商的视频内容服务商，并从运营商那里获得分成收入。2006年在线视频点播主要有3家，分别是激动、九州和优度，其他在线视频点播网站还有捷报、鸿波、21cn宽频、新华宽频、凤凰宽频、网尚等。这些在线视频点播服务商都是在本地提供服务，在电信运营商的网络上设置服务器提供视频点播服务，用户通过电信运营商的网络如“互联星空”接入这些在线视频点播服务商网站取得服务，电信运营商收费、分成。

    在线视频点播网站采用客户机/服务器模式，由于服务器I/O瓶颈限制能够支持的用户不会很多，而且主要是在本地进行服务。但服务商有着成熟的内容分销商业模式并且严格遵循付费观看拥有原有良好的现金流，并且多半都和运营商保持着密切的合作关系，是运营商战略级的合作伙伴。

3 P2P下载和流媒体

3.1 P2P下载
    P2P文件共享下载是互联网上分发视频内容的最有效方法。BT和电驴ED的出现，将P2P 应用推向了一个高潮，由于没有了文件交换时代的注册帐号的限制，用户之间的资源通过Web 方式得以更广泛的传播与共享。一时间BT 联盟与ED 联盟纷纷涌现，用户也是越聚越多。下载共享类的P2P 应用在短期内将P2P 应用进行了传播与普及。

    此后中国的主流下载引擎网站如迅雷和快车等也推出了这项业务。快车自1.81版本开始支持BT协议和eMule电驴协议，迅雷则推出迅雷5 BT版，它们除了支持动态哈希表(DHT)和UPnP外在速度上也有较大提升，资源占用上也降低不少，占据了P2P下载视频分发的主要市场。其他下载软件也开始集成P2P, 如“脱兔”的下载软件集成了BT、eMule、HTTP等下载协议，让用户不必再经过复杂的设置就能轻松快速下载。而像BitComet 这样的P2P软件也开始支持普通的HTTP/FTP下载，并称可以通过BT技术进行下载加速。

    各种下载工具都在向集成化的方向发展，成为可以下载HTTP、FTP、BT、eMule等的全能下载软件。以迅雷和快车为代表的集成了P2P功能的下载网站占据国内P2P视频下载的主要市场。

    P2P下载的另外一个发展方向是将下载与点播相结合，例如迅雷发展的迅雷盼盼点播业务。

3.2 P2P流媒体
    目前主要的P2P视频流媒体软件都是采用类似BT下载的原理，通过采用DHT算法连接智能结点的P2P网络传输。这类系统播放流畅、稳定；接入的节点越多，效果越好；个别节点的退出不影响整体性能；使用时数据缓存在内存里；支持多点下载；能够动态找到较近连接；支持多种格式的流媒体文件如WMV、MPEG-4、ASF等。基于P2P流媒体技术的P2P互联网电视推出3年多以来得到快速发展，同时也进行了不断改进。

    目前主要的公共接入方式ADSL和CM都是不对称的，上行带宽远小于下行，上行带宽不足成为制约P2P流媒体的主要因素。此外，P2P业务导致骨干网流量猛增，占用骨干网带宽过多，影响HTTP上网等其他业务。对于这两种情况，一种解决方法是发展防火墙穿透技术，这不仅使内网用户可以使用P2P业务，还可以充分利用内网用户以太网的丰富的上行带宽资源。另外一种方法是在本地建立缓冲存储器以弥补上行带宽的不足。目前的发展趋势是P2P互联网电视运营商自己建立类似P2P CDN的分层网络结构，将流量尽量限制在本地，可以提高速度减少延时，提高性能。

    目前P2P互联网电视有700 kB/s速率(1 Mb/s ADSL),影像质量可以达到DVD水平，而缓存等待时间可以降低到几秒。

    P2P流媒体的主要优势是其直播能力和全球的通达能力，2007年P2P流媒体直播在神六飞船发射的宣传报道和十七大现场报道中都发挥了重要作用，受到了有关部门的高度评价和重视。2008年北京奥运会期间，P2P流媒体做为网络新媒体也将发挥重要作用。

4 视频编码
    目前互联网上视频下载和流媒体的格式很多，使用量最大的主要有3种：FLV、RMVB和 AVI。
FLV流媒体格式是一种新的视频格式，采用浏览器/服务器模式，被设计为主要用于Web 视频应用。它利用了网页上广泛使用的Flash Player平台，将视频整合到Flash 动画中。网站的访问者只要能看Flash动画，自然也能看FLV 格式视频。FLV格式不但速度极快，还能起到保护版权的作用，且无需再额外安装其他视频插件，给视频传播带来了极大便利。 短短两三年的时间，FLV就成为了目前最主流的在线视频播放格式，被新一代的视频播客网站 YouTube、土豆和门户网站Google、百度、新浪、腾讯、猫扑、雅虎等网站广泛采用。

    AVI即音频视频交叉存取格式，最早由Microsoft公司于1992年推出。在AVI文件中，运动图像和伴音数据是以交织的方式存储，并独立于硬件设备。构成一个AVI文件的主要参数包括视像参数、伴音参数和压缩参数等。而且由于AVI本身的开放性，获得了众多编码技术研发商的支持，不同的编码使得AVI不断被完善。而随着MPEG的崛起，当前流行的AVI格式一般采用DviX5以及Xvid的MPEG4编码器压制，视频的画质和体积都得到了很好的控制。一部高品质的DVD电影的容量一般为4～5 GB，但经过DivX或XviD编码后的大小为650～700 MB，仅仅为原DVD容量的1/8，图像品质却与DVD相当，这使得AVI格式成为电影发烧友的首选格式之一。

    RMVB是Real公司的一种视频格式，Real9.0目前在互联网上最流行，视频下载80～90％采用这种格式。早些流行的RM格式(Real8.0)采用的是固定码率编码，使用450 kb/s速率时只能提供VCD质量，大多用来压缩VCD视盘。RMVB中VB指的就是动态码率，在静(准静态)态画面下降低比特率，动态画面时提高比特率，在同样码率下可以提高影像质量，使用450 kb/s速率可以提供接近DVD的质量。一部DVD电影文件约4 GB,经过RMVB压缩可以减少到300～450 MB。且RMVB的字幕为内嵌，使用方便。

    表2给出这3种方法的性能对比。

5 P2P视频分发的支撑环境和P2P的标准制定
    目前各种P2P应用采用各自的专门软件，没有统一的标准不能互通。P2P流占据了骨干网的主要容量，影响其他互联网业务，有时会遭到运营商的封堵。而监控困难造成的盗版和不良内容泛滥将使P2P 视频面临被封杀的困境。因此，P2P视频分发要健康发展必须解决流量管理疏导和内容监控两大问题。
 2007年用于P2P下载的P2P Cash和P2P CDN技术快速发展，东方网信等公司的产品在一些电信和广电运营商中部署，在疏导流量、降低骨干网负荷方面取得了良好效果。电信运营商和一些数据中心也在考虑将原有的CDN提升成为P2P CDN。

    要解决P2P优化管理问题需要解决标准问题。2008年3月全国信息技术标准化技术委员会下文成立P2P标准化工作组，制定P2P标准以解决“流量优化”和“内容管理”问题。

    P2P优化管理技术主要从“流量优化”和“内容管理”两个层面、“事前”、“事中”、“事后”3个阶段解决互联网内容传输过程中遇到的各种问题。如图1所示。

    其中可能会涉及的标准和规范如图2所示：

    P2P优化管理标准计划联合网络运营商、P2P应用服务商、内容提供商、互联网协会，以行业自律的方式推进。通过标准和自律的形式，调和产业链中现有矛盾，变恶性循环为良性循环，创造多赢的产业环境，推动中国互联网应用技术快速发展。同时，为将来国家更好的实现对互联网的管理和利用，提供基础技术保障和标准支撑。

    P2P优化管理技术方案基于域发现协议(DDP)。DDP协议以P2P厂商和网络运营商协作的方式运行，可以在不改变原有P2P协议的基础上，按照运营商自治域的划分对P2P流量进行疏导；支持引入缓存等流量优化设备，进一步优化用户体验。基于DDP协议，也可以扩展实现对互联网P2P传播内容的监管。
DDP 是一套支持自治域发现与优化的P2P管理协议，一套轻量级的协议流程。其附加于现有P2P协议，不改变原有协议，具有开放式的系统框架，可以自动发现、即插即用，以P2P厂商与运营商协同的方式运行。拥有一套标准化的管理接口，支持基于内容、用户、区域的流量及内容管理。这是一套全局化的互联标准，支持跨域组网和互联，提供全网优化管理支撑。

    如图3所示，DDP系统的组成包括P2P流量重定向实体(PPR)和P2P缓存代理实体(PPC)两部分。PPR部署在运营商自治域内部，维护所在域的拓扑信息，并通过标准化的接口及协议，引导域内P2P客户端优化互联，通过标准化的接口及协议，管理所在域内存在的P2P代理缓存设备。PPC部署在运营商自治域内部。在PPR的管理下，实现P2P协议的代理或者完成缓存功能。

    采用分层次的结构，DDP可以实现全局分级流量管理，如图4所示。

    在国际上类似的标准化工作主要是在美国分布式计算产业联盟DCIA下设置的P4P工作组。目的在于协同服务商ISP和P2P,解决，P2P流量的优化问题。类似前述的P2P重定向。

6 互联网视频管理和版权问题
    2007年国家加强了对互联网视频内容的监管, 2007年底广电总局和信息产业部联合发布了56号令“互联网视听节目服务管理规定”，进一步加强对互联网视频的监管。

    对互联网视频内容的监管主要是版权和不良内容两方面。对与在线点播、视频分享和P2P直播和点播而言，内容由网站发布的是显式的。监管住网站就可以管制内容，朔源关系明确。56号令规定互联网视频业务需要许可证，传播不良内容、侵犯版权可以不发或吊销许可证，有很大威慑作用。目前已经颁发了247张牌照，除主要电视台和媒体网站外，一些民营视频网站也得到了牌照。
对于P2P共享下载情况就不同了，像BT这种P2P下载是无中心的，下载的内容无法溯源。对于BT、迅雷类

    网站只负责搜索并不提供内容。目前对于BT已经可以打开其数据包知道在下载什么内容，有可能进行监控管理。如果能够通过制定P2P标准，统一编目格式就可以方便地监控P2P流的内容，这也有利于疏导控制P2P流。前述P2P标准化工作组对于规范P2P软件及其运营，提升对互联网内容传播的监管能力，净化网络环境将发挥重要作用。

7 结束语
    随着各种Web2.0和网络视频业务的快速发展，党和政府的高度重视，网络新媒体进入快速发展的轨道。目前各大电视台主流媒体都加大了向新媒体演进的力度，随着2008北京奥运会新媒体转播，互联网视频将进入发展高潮。

8 参考文献
[1] 侯自强. 在CNGI IPv6上建立诚信安全的P2P环境和分布管理系统[J]. 中兴通信技术, 2005,10(3):21-24.
[2] Global IP Traffic Forecast and Methodology, 2006-2011. Cisco White Paper. [EB/OL]. http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/net_implementation_white_paper0900aecd806a81aa.pdf.
[3] EUBANKS M. The video tsunami: Internet television, IPTV and the coming wave of video on the Internet [R]. America: TV LLC, 2008.

收稿日期：2008-07-21

[摘要] 目前在中国互联网视频每天收看次数在一亿次以上。互联网视频可以分为视频分享、在线点播和P2P流媒体3类。视频分享采用浏览器/服务器模式服务于个人制作内容；在线点播为收费业务，采用客户机/服务器模式；而P2P流媒体采用P2P模式用于热点内容。为解决P2P流量优化和内容监管问题，中国信息技术标准委员会成立P2P工作组制定相关标准。

[关键词] 视频分享；P2P 流媒体；在线点播；新媒体；Zipf定律

[Abstract] In China, currently there are more than 100 million videos being watched everyday on the Internet. There are three kinds of Internet videos: video sharing, Video on Demand (VOD), and P2P streaming media. Video sharing is based on browser/server mode, severing user generated content. VOD is based on client/server mode and needs to be paid for. P2P streaming media is based on P2P mode service for hot content. To address P2P traffic optimization and content regulation, China National Information Technology Standardization Technical Committee sets up P2P working group to make relevant standards.

[Keywords] video sharing; P2P streaming media; VOD; new media; Zipf's law