關(guān)鍵詞： 能效 , 視頻

移動視頻需求正呈爆炸式增長。隨著人們對于隨時隨地的多媒體訪問需求的日益迫切，TV隨地接收服務(wù)隨之應(yīng)運(yùn)而生。對于服務(wù)提供商來說，這是好事，他們正希望為其產(chǎn)品組合增加新的消費(fèi)者應(yīng)用；但與此同時，這對支持基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備提出一個巨大的挑戰(zhàn)，更不用說潛在的難題了：處理來自媒體網(wǎng)關(guān)的視頻所需的性能必須滿足低功耗的要求，以便不會給基礎(chǔ)設(shè)施造成過重的負(fù)擔(dān)，但同時又一定要滿足成本控制和可持續(xù)性的要求。

新處理器和流媒體架構(gòu)在視頻轉(zhuǎn)換編碼實(shí)現(xiàn)方面優(yōu)勢明顯——與當(dāng)今基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備常用的處理器技術(shù)相比，一些新產(chǎn)品的功率/密度比提高了15倍之多，可幫助打造高性能、低功耗的移動視頻平臺解決方案。

移動視頻與TV隨地接收服務(wù)的發(fā)展

在 2009年下半年，據(jù)一些市場分析顯示，YouTube平均每日處理約10億個視頻訪問。而在2008年，該數(shù)字尚為600萬。更有報告指出，到2015 年，將有120億臺設(shè)備(包括電視、臺式電腦、筆記本、上網(wǎng)本和智能電話)訪問5,000億小時的視頻信息。(來源：英特爾)。到2013年，移動視頻電話的保有量將達(dá)到4億部(來源：訊泰)。在2012年，視頻將占所有互聯(lián)網(wǎng)流量的90％；在2013年，視頻將占所有移動通信流量的70％(來源：思科)。很明顯，人們對于廣泛的且易于訪問的視頻內(nèi)容有著巨大的消費(fèi)需求，且該需求正與日劇增。為滿足這種需求并保持訪問的易用性，用于處理和交付這種視頻內(nèi)容的服務(wù)器、視頻流和媒體網(wǎng)關(guān)的數(shù)量都必須伴隨處理工作負(fù)荷的激增而呈指數(shù)倍地擴(kuò)充。與聲音信號和其它典型的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容相比，視頻需要更高量級的處理能力，尤其當(dāng)視頻被傳送到各種類型的瀏覽客戶端設(shè)備上時更是如此。當(dāng)然，處理能力的提高也意味著能耗的增加。

視頻編碼轉(zhuǎn)換是此類處理負(fù)載中的主要部分，結(jié)合上述增長，此項任務(wù)引發(fā)了巨大的潛在能耗增長，這對已有的基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成了很大的壓力。

對視頻轉(zhuǎn)換編碼的需求

待分發(fā)的視頻來自各種捕捉設(shè)備，它們具備不同的分辨率和編碼能力。例如，應(yīng)用MPEG4編碼的CIF智能電話或者應(yīng)用H.264編碼的720像素可攜式攝像機(jī)都可以作為捕捉設(shè)備。同樣，用于接收視頻的客戶端設(shè)備也具備不同的解碼能力(解碼能力因設(shè)備的功能或處理器的周期數(shù)不同而有所差異)，例如，QCIF H.263蜂窩電話、解碼高清H.264的高端筆記本電腦。將視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)上播放和/或存儲，其目的是希望任何人都能夠觀看，然而，現(xiàn)在還缺乏剛性或通用的視頻交換標(biāo)準(zhǔn)。為滿足這一目的， 視頻分發(fā)和網(wǎng)路服務(wù)提供商必須提供透明的編碼轉(zhuǎn)換功能。

2010-7-5 09:43:55 上傳

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視頻轉(zhuǎn)換編碼：在任一視頻客戶端與任一視頻源之間建立連接

此外，人們對視頻傳送的期望已變成要求實(shí)現(xiàn)實(shí)時視頻傳送，而無需先將部分或整個視頻文件下載到客戶端設(shè)備的緩存器中，對互聯(lián)網(wǎng)電視和監(jiān)視系統(tǒng)來說尤其如此。這種實(shí)時傳送需求加大了視頻傳送系統(tǒng)的負(fù)荷，同時，也增加了能耗。

編碼轉(zhuǎn)換/流媒體平臺體系結(jié)構(gòu)

長期以來，音頻編碼轉(zhuǎn)換設(shè)備一直是網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一，它通常借助基于 DSP的專用硬件來實(shí)現(xiàn)。然而，視頻編碼轉(zhuǎn)換的情況卻并非如此。通常，編碼轉(zhuǎn)換和流媒體直播視頻設(shè)備均基于標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器平臺之上，在接近視頻存儲位置的環(huán)境中尤其如此。這主要是由于大多數(shù)視頻傳輸服務(wù)都是基于互聯(lián)網(wǎng)的(即使絕大多數(shù)的瀏覽客戶端都是手機(jī))。這意味著大多數(shù)視頻編碼轉(zhuǎn)換功能都是由基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施完成的。因此，由戴爾、惠普等公司提供的x86服務(wù)器平臺對視頻編碼轉(zhuǎn)換來說非常通用。此外，一旦利用x86平臺實(shí)現(xiàn)了基線流視頻能力，生產(chǎn)商和視頻服務(wù)提供商就會普遍希望擴(kuò)展其產(chǎn)品的功能，以便包含直播對等視頻通訊和視頻會議功能。

x86在視頻轉(zhuǎn)換編碼中的廣泛使用還有其它原因。舉例來說，隨著視頻需求的增長，有能力提供轉(zhuǎn)換編碼設(shè)備的人越來越多，但并不是每個人都有可用的視頻CODEC IP或者有所需的經(jīng)驗和資源。而市場中有大量支持x86的開放源編解碼器。此外，希望提供視頻服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商都已配備好x86設(shè)備。這樣，視頻編解碼器和x86硬件設(shè)備的易得性使得x86大行其道，然而它在解碼轉(zhuǎn)換方面的效率卻極其低下。

因為x86是通用處理器，因此可應(yīng)用于許多場合，但其功耗非常高。

與功耗有關(guān)的問題

對于大多數(shù)的使用者來說，功耗相關(guān)的問題是顯而易見的。通常，當(dāng)擴(kuò)建新的視頻分發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施時，以下三個與能耗相關(guān)的問題會被考慮：

·運(yùn)行成本：就功耗而言，簡單來說就是每千瓦小時的電費(fèi)。一個解決方案需要的功耗越高，它的運(yùn)行成本就越高，不但包括處理成本，還包括冷卻成本。

·可擴(kuò)展性：機(jī)架空間是一項成本負(fù)擔(dān)資源，能夠根據(jù)規(guī)劃好的通道密度的增長進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)充，而不帶來額外的空間和冷卻成本，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。更低的功耗意味著更密集配置的系統(tǒng)和更小規(guī)模的冷卻資源。

· 可靠性：熱耗直接由散熱系統(tǒng)排放，所以需要主動冷卻的散熱解決方案。對固體元件、設(shè)備機(jī)箱和支架的主動冷卻會將整個系統(tǒng)的可靠性降低到最脆弱的機(jī)械冷卻元件所代表的可靠性水平。

除此之外，隨著環(huán)境責(zé)任和社會責(zé)任被業(yè)界廣泛接受，功耗問題正變得越發(fā)突出， 這一點(diǎn)相信已無需多言。

為解決這些問題，系統(tǒng)中最耗能的資源，即x86處理器提供的編碼轉(zhuǎn)換資源，就需要有大幅地提升能效。另一種解決方法是選擇一個全然不同的處理器。

可供選擇的節(jié)能辦法

針對音頻和視頻應(yīng)用，目前市場上有很多新的低功率多核數(shù)字信號處理器(DSP)，可根據(jù)通道處理密度自由擴(kuò)展，從而部署到從低密度的訪問節(jié)點(diǎn)到高密度的核心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的整個網(wǎng)絡(luò)中。

這些DSP建立在采用高能效異步處理器的內(nèi)在節(jié)能架構(gòu)之上。節(jié)能源自內(nèi)核的異步設(shè)計。通過消除處理器內(nèi)核中的時鐘和同步寄存器，轉(zhuǎn)而采用更簡單的邏輯同步方法，異步設(shè)計帶來了以下三方面改變：

·縮小了DSP內(nèi)核的硅面積；

·清除了時鐘和寄存器的電源和配線；

·綜合以上兩項的改變可進(jìn)一步降低了能耗。

上述改變的直接結(jié)果便是打造出全新的高性能設(shè)備以完成編碼轉(zhuǎn)換, 其可完成高達(dá)20 CIF或者70 QCIF的視頻流或多達(dá)480條聲音通道。這一通道密度水平對應(yīng)的功率卻不超過1.9瓦特。

將這一密度與標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器級x86處理器的密度進(jìn)行對比。處理/功率平衡的上限為大約150瓦特時，一個純x86架構(gòu)的典型QCIF編碼轉(zhuǎn)換密度約為150個視頻流。即便考慮向系統(tǒng)內(nèi)增加DSP資源的實(shí)施細(xì)節(jié)，可能的能效增益也是相當(dāng)大的。

2010-7-5 09:43:54 上傳

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