P2P实时影音分享技术

过去几年当中，一种新的网络串流架构，点对点 (Peer-to-Peer) 网络架构快速的崛起，此种网络架构一开始用在于数据文件的交换传递，后来进而发展成实时(real-time)影音内容的广播技术，如NICE, ZIGZAG, Narada and Coolstreaming…等，而当P2P的技术运用于实时影音数据分享，即是近来讨论火热的P2P网络电视 (IPTV)，何谓IPTV呢?简单的说来，IPTV其实是透过现有Internet的基本架构，将数字电视、以及其它影像与声音透过宽带网络传送的技术(或服务)，提供IPTV的业者可以利用P2P的技术来分担资料从单一节点广播出去的大量频宽，将可以大大减少串流提供厂商的服务器系统架设经费。

　　P2P IPTV技术介绍

　　在前一个章节简单的说明了什么是P2P IPTV，接下来我们进一步来探讨这方面的技术，IPTV同时具有两种技术，一是传统的Live TV(也就是Multicasting)，二是Stored TV(也就是Video on demand, VoD)。

　　Live TV

　　通常用来播放一些实时性的影音数据，例如美国职棒大联盟的棒球比赛直播，在播放的过程不会将影音数据储存于硬盘，仅会占用部分计算机主存储器(Main Memory)来做为缓冲区(Buffer)，此缓冲区存放的数据为某频道影音内容的部分片段，换台之后便换存放另一频道的影音片段，最后当你停止收看时此缓冲区将会释放成可用内存，使用此缓冲区的用意为一方面下载自己即将要播放的影音数据另一方也将自己已有的影音数据分享给同是点对点网络上的节点(peer)，参考左图，图中每一个节点都有自己的缓冲区，部分的影音数据会在参与者之间互相传递，相互传递数据的节点彼此形成一个伙伴群组，伙伴关系的建立方式为此架构中的核心组件，对于整个点对点网络的串流传输质量以及稳定性有相当大的影响。类似的软件有已经相当知名的PPStream(以拨放Live影片为主)。

　　Stored TV (or Video on Demand, VOD)

　　网页上的信息除了文字、图片、动画之外，也可以放上声音及动态影像的档案，提供浏览者在线欣赏的功能，这种技术称为VOD(Video On Demand)-随选视频技术，使用者可不受时间、空间的限制，透过网络随选实时播放、在线收看，但无论是声音文件或影像文件，皆属于档案较大的格式，VOD为了能克服档案传输耗时的问题，使用串流技术作为传输方式，如此才能达到真正的随选随看，不需等候档案下载，只要开启档案，在读取、传输的同时，同步进行播放。

　　目前VOD随选视讯技术被应用在很多地方，例如股市行情的解盘分析，远距教学、e-Learning、电子商务e-Commerce、在线MTV、KTV、企业内部公告广播、训练…等等，使用VOD随选视讯技术的优点在于能提供随时更新的动态信息，更可以产生互动的效果。此外，少了重置的麻烦，更能节省成本，及提高便利性。

　　甚至ISP或ICP业者可整合串流技术与软硬件设备，而成为多媒体影音数据的网络交换中心，或是多媒体ASP，提供频宽分享、主机代管、数据互换及软件租赁服务，即所谓的Multimedia IDC(Internet Data Center)，例如中华电信提供服务器托管的服务，其计费的方式若为采用流量计费，提供影音服务业者的营运费用将会非常惊人，营运成本一旦提高势必会吞蚀了企业的获利。

　　目前市场最热门的VOD应用，首推YouTube。它是一个因特网的网站，让使用者上载观看及分享视频短片，用户可以上传影像档案进行压缩转文件，网站上影片内容包罗万象，涵盖个人影片及电视节目片段，音乐录像带及家居录像等，但其传送影音的方式采取传统的主从式(Client/Server)架构，使得YouTube的网站需要大量服务器以及极大的网络频宽，每月需要付大约100万美金的费用。

　　点对点随选视讯 (Peer to Peer VoD)

　　由于采取传统的主从式架构来传送影音数据，随着客户端的数量增加，需要耗费相当大的传输成本(YouTube就是一个很好的例子)，便有研究提出采用点对点的方式来传送影音数据，其特色主要在于它破除了Client一定只会和Server联机的限制，如此便可以大大降低Video伺服端的负载，这样的一个节省传输成本的好处，也令YouTube不得不采用之以降低其庞大的营运成本。

　　目前在点对点随选视讯运用最成功的例子就是Joost。Joos在未推出Live TV的服务之前便是一个典型的VOD (Video On Demand)的应用程序，在计算机上拨放媲美电视上的看得到的高画质影片，根据该团队以往的纪录，这套软件应该也是基于P2P的分享原则，使用者可以提供影片给别人观看，影片下载过程中同时也要分享自己的上传频宽。它与YouTube的不同处为其使用点对点的视频技术来播放你所点选的节目，其画质也较YouTube来得清晰且Joost目前并不提供用户自制与上传影片，目前的服务也以电视台制播的节目为主，所有能在Joost上看到的网络电视频道都是合法取得的。P2P应用趋势

　　P2P的相关技术及学术研究已经几近成熟的阶段，一些应用如雨后春笋般地出现，其中最令人印象深刻的就是目前市面上已有业者将P2P技术嵌入于无线基地台(Access Point, AP)，将应用程序 (Application) 或服务嵌入于类似无线基地台的嵌入式装置，这个想法始自于FON的概念，什么是FON的概念呢?

　　FON是一个全新的无线网络应用模式，为Web2.0概念的应用，诉求的就是透过开放、分享的理念，汇集众人的力量来打造一个WiFi Everywhere的环境。只要参加FON会员，将FON专属路由器接上家里的宽带网络，那么会员就会贡献出部分网络频宽。“免费分享、分享免费(Share for free, access for free)”是FON的宗旨。会员在贡献出自己的部分频宽，之后在任何一处，只要侦测到由其它FON会员分享出来的无线网络信号，此刻只要登入FON会员账号密码，就可以免费使用。

　　FON的架构是由foneros的提供的FON存取点(social router)建立，现阶段FON存取点是借着把开放原始码安装在Linksys及Buffalo的路由器内(指定型号)，用户便可以在世界各地免费上网浏览。Fonera将会有很多崭新的功能，包括双重SSID (私人及公开)，而fonero更加可以和邻近的会员联系。Fon正在开发可以个人化的网页，使fonero能够看到邻近会员的相片，以及他们的家庭、宠物，他们喜爱的网站连结等家就好像My Space，不同的是只供给邻近的会员进入(参考下图)。

　　接下来我们来比较如果能将P2P的应用程序或服务嵌入于无线基地台有什么样子的优缺点，事实上比较无线基地台节点与一般网络上P2P节点性质上的差异，这是发展P2P协议需要考虑的议题。从上面的表格可以知道要开发P2P串流协议于一般的使用者节点跟无线基地台上面是不一样的，硬件条件的限制将会影响到P2P平台的设计机制与考虑，另外来有基地台构成的P2P网络也与传统节点构成的P2P网络的型态不一样，譬如网络的动态情况。一般节点加入或离开P2P网络的动作会比无线基地台节点来得频繁，一般节点指的是一般PC的使用者，他们关闭P2P的应用程序便离开了P2P网络，而无线基地台上的P2P应用程序为一嵌入式软件，通常离开P2P网络只会发生在不使用网络而关闭无线基地台的电源。

　　结论

　　根据Gartner市场分析，IPTV用户数快速增长，2010年用户数可达4500万，市场规模可达45亿美元。亚洲地区增长幅度最大。IPTV的应用将成为网络上收看影音视讯的主流，再加上web2.0新概念的出现，一些搭配的相关服务必慢慢盛行，目前业者将P2P服务嵌入于无线基地台的嵌入式装置就是一个不错的应用，往后是否会出现一个杀手级的应用(killer application)来吸引消费者目光，请让我们拭目以待。