1、大規模視頻傳輸的挑戰

隨著互聯網的快速發展，人們對于高質量視頻傳輸的需求也不斷增長。而視聯網作為一種新型的互聯網絡形式，正逐漸嶄露頭角。視聯網通過使用互聯網傳輸技術，將多媒體視頻和音頻數據進行傳輸，并且可以實現高清視頻直播、回放等多種應用場景，解決大規模視頻傳輸面臨的一些挑戰：

1、帶寬成本高，大規模視頻聯網后，數據量大，對帶寬的要求也相應較高。在大規模視頻聯網的情況下，傳輸帶寬的成本也隨之增加。傳統的聯網架構可能無法滿足視聯網所需的大帶寬傳輸，需要進行技術上的升級，提高傳輸效率，降低帶寬成本。

2、互聯網網絡傳輸中遇到的問題比傳統的企業專線網絡要復雜，比如傳輸大規模、高清、高實時性視頻時，互聯網比專線更容易出現網絡抖動、質量下降等問題，進而影響用戶的體驗。因此，需要通過一些技術手段來提高數據在互聯網網絡下傳輸的穩定性和可靠性。例如，可以使用編解碼技術來提高視頻傳輸的質量和穩定性，使用網絡協議來優化網絡傳輸性能，以及使用負載均衡技術來分散網絡負載，提高整個網絡的穩定性。

3、高清視頻通信質量體驗不高，隨著人們對視頻質量的要求不斷提高，高清視頻已經成為用戶的主要需求之一，高清視頻通信質量直接影響用戶體驗。然而高清視頻通信中容易出現卡頓、重連緩沖等待長等問題，導致高清視頻用戶體驗下降。因此，需要通過優化傳輸算法和網絡傳輸方式，提高視頻通信質量，提升用戶體驗。

綜上所述，大規模視頻傳輸面臨著帶寬成本高、互聯網網絡下情況復雜和高清視頻通信質量體驗不高等挑戰。針對這些挑戰，需要通過技術手段進行升級和優化，以提高視頻傳輸的效率和質量，推動視頻、物聯領域的技術和應用發展。

2、視聯網傳輸關鍵技術之：改進的SHVC多層編碼

SHVC（Scalable High Efficiency Video Coding）多層編碼技術是一種適用于視頻編碼領域的先進技術。SHVC技術主要基于HEVC（High Efficiency Video Coding）標準，可以提供更高的視頻質量和更強的容錯能力。SHVC技術的目標是將多清晰度、多碼率和多功能視頻流在一個統一的視頻碼流中實現，并能夠在多種設備上進行實時播放和切換。SHVC多層編碼技術包含兩個重要概念：基本層和增強層。基本層是指視頻的基礎編碼層，采用低幀率序列，可以在所有接收終端上進行解碼。增強層是在基本層的基礎上，額外增加一些子流，可以提供更高的分辨率、碼率和幀率等高級功能，但需要更高的傳輸帶寬和解碼能力來支持。

圖1所示為標準SHVC編碼，即對圖像組（GOP）進行編碼時，先對圖像組其中一幀圖像的基本層進行編碼，然后對該幀的增強層進行編碼，再對下一幀圖像的基本層進行編碼，如此交替。

圖1 標準SHVC編碼

標準SHVC的基本層和增強層采用交叉編碼，圖像間殘差較大，不適用于多屏同播場景。圖2所示為改進型SHVC編碼，先對GOP內所有圖像的基本層進行編碼，再對圖像組內所有圖像的增強層進行編碼。這種方案下，基本層、增強層未出現交叉，圖像間殘差小，P幀相對于交替編碼的方案會明顯減小。適用于多屏播放場景。

圖2 改進型SHVC編碼

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

3、視聯網傳輸關鍵技術之：智能視頻傳輸

面對家庭、互聯網等非專線網絡存在的網絡抖動和帶寬不穩定等問題，提出智能視頻傳輸技術體系，包括智能編碼、碼流復用和雙通道直播等關鍵技術，通過降低碼率、減少帶寬占用和優化傳輸時延為用戶提供高清、流暢、可靠的視頻體驗。

智能編碼

通過對視頻畫面的前后景進行分離（如圖3），采用不同的編碼策略對其進行壓縮，從而達到降低碼率的目的。具體來說，前端AI掃描視頻畫面，無運動的背景圖像采用較低分辨率進行編碼，人眼敏感的前景圖像采用高分辨率編碼，并結合智能P幀設計，升級傳統長GOP方案，間斷性插入智能P幀，降低冗余信息，達到降碼率的目的。

圖3 前后景分離編碼

碼流復用

在終端實時上傳視頻時，傳統做法是預覽流與存儲流分開傳輸，設計簡單但是存在帶寬浪費。通過多路復用技術，合并預覽流和存儲流，預覽時，存儲流合入預覽流（如圖4），起到省寬帶的作用，峰值帶寬占用較傳統方案降低1倍。這種技術能夠有效降低視頻在傳輸、存儲和計算上的開銷，實現降本增效。

圖4 多路碼流復用

雙通道直播

通過智能探測網絡性能，從P2P和轉發雙通道中選擇優質通道，動態無感切換，保障可靠預覽，并結合預加流技術，降低首屏加載時延，實現視頻秒開的效果。這種技術能夠極大提升視頻的用戶體驗，保證視頻傳輸的高清、流暢和可靠性。

智能視頻傳輸技術使視頻主觀質量可明顯提升，同時視頻傳輸碼率平均節省50%以上、壓縮復雜度降低60 %。通過視頻智能傳輸技術，在保證圖像質量前提下，降低視頻在傳輸、存儲和計算上的開銷，有效進行降本增效。

4、視聯網傳輸未來展望：統一多媒體實時傳輸與分發

統一多媒體實時傳輸與分發是一種在網絡資源受限環境中實現高質量傳輸的新型技術（如圖5）。該技術利用單一技術棧可同時支持低時延直播、實時雙向通信、高速云回放等核心能力，通過覆蓋全國的多節點專線接力傳輸，逐級指數分發，構建全域毫秒級時延體驗及百萬路并發性能。

1、多節點接力：統一多媒體實時傳輸與分發利用多個節點協同工作，形成一個節點間相互接力的傳輸鏈路。當一個節點的傳輸鏈路不穩定或出現問題時，其他節點可以接替繼續傳輸，從而保障傳輸的可靠性和穩定性。同時，多節點接力還可以實現就近推流和邊緣分發，將媒體資源盡可能地推送到離用戶較近的節點，從而減少傳輸時延。

2、多路徑可靠閃傳：基于SRT bonding技術，將多種物理傳輸方式聚合使用，形成多條傳輸路徑，并根據實時的網絡狀況動態選擇最優路徑進行傳輸。當某條路徑出現傳輸問題時，可以快速切換到其他可用路徑，從而保障傳輸的可靠性。同時，多路徑傳輸可以充分利用多個網絡資源，提高傳輸效率和質量。

3、雙向推流：支持流媒體同時發送和接收，在傳輸過程中同時處理推流和拉流兩個方向的數據。在雙向推流中，對帶寬進行調度，以保證推流和拉流的順暢進行。通過雙向推流減少傳輸時延，提高傳輸的實時性和用戶體驗。

4、多協議適配：統一多媒體實時傳輸與分發可以支持各種主流媒體協議，如RTMP、HLS、SRT等，并能夠根據用戶終端的特性進行多協議適配。例如，對于大屏幕終端，可以使用高清視頻傳輸協議；對于小屏幕終端，可以使用低帶寬協議，從而保障在不同終端上的傳輸效果和用戶體驗。

圖5 多媒體實時傳輸分發網絡

總體而言，統一多媒體實時傳輸與分發通過多節點接力、多路徑可靠閃傳、雙向推流、多協議適配等技術實現了高效的多媒體實時傳輸，極大地提升了用戶的觀看體驗。

5、總結

本文介紹了改進的SHVC多層編碼和智能視頻傳輸技術兩種關鍵技術，以提高視頻傳輸的質量和穩定性。通過這些技術的組合使用，有效地提高了帶寬和傳輸效率，并保證了高清視頻的質量。未來，通過統一多媒體實時傳輸與分發技術的進一步優化，可望進一步提高視聯網傳輸效率和質量，使用戶體驗得到翻倍。