VOD網(wǎng)絡自學系統(tǒng)應用研究

楊永華，盧 暢，徐光明

（浙江海洋學院計算機中心，浙江舟山 316004）

流媒體(Streaming Media)是指在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)流。以前我們在網(wǎng)絡上觀看視頻時，必須先將整個影音文件下載到本地才可觀看，因為影音文件的容量一般較大，所以不得不忍受等待的煎熬。流媒體正是為了解決這個問題而誕生的，它在播放前并不下載整個文件，而是先在客戶端的計算機上建立一個緩沖區(qū)，播放前預先下載一段資料作為緩沖，當網(wǎng)絡實際連線速度小于播放所耗用資料的速度時，播放程序就會取用這一小段緩沖區(qū)內(nèi)的資料，避免播放的中斷，使得播放品質(zhì)得以維持，這樣就節(jié)省了下載等待時間和存儲空間。因此它具有三個特點：連續(xù)性(Continuous)、實時性(Real-time)、時序性（即其數(shù)據(jù)流具有嚴格的前后時序關(guān)系）。

正因為流媒體的技術(shù)特點，使它在許多方面得到了利用，目前，這項技術(shù)隨著網(wǎng)絡的飛速發(fā)展已經(jīng)變得比較成熟，在視頻點播(VOD)[1,2]、視頻廣播、視頻監(jiān)視、視頻會議、遠程教學、交互式游戲等方面都有不錯的表現(xiàn)，而且，這項技術(shù)在未來將會有更大的用途和發(fā)展。

流媒體的技術(shù)特點決定了它對服務器和網(wǎng)絡的要求較高，因為大量數(shù)據(jù)流的壓力主要集中在這兩個部分，筆者學校機房作為一個獨立的局域網(wǎng)絡環(huán)境，全部機器100 M帶寬到桌面，網(wǎng)絡質(zhì)量不成問題，服務器是采用康柏的Proliant ML350，奔Ⅳ2.4G，1G內(nèi)存，對付一般幾十個并發(fā)用戶不成問題，所以完全具備流媒體平臺搭建的條件。

在這個信息化社會里，一個大學生不但要學習書本里的內(nèi)容，更多的還要通過自學來提高自己。當今世界，網(wǎng)絡相當發(fā)達，網(wǎng)上的資源更是相當豐富，而且特別是一些視頻資源，比起枯燥的白紙黑字來效果好多了，容易被學生接受。我們可以通過把網(wǎng)上的資源集中放到這個平臺中，讓學生們自由點播，自助學習，提高學生的學習興趣，為學生創(chuàng)造更便利的學習環(huán)境。

1 平臺的實現(xiàn)

1.1 結(jié)構(gòu)與功能分析

VOD點播系統(tǒng)采用客戶機/服務器結(jié)構(gòu)，學生可以通過WEB瀏覽器來打開此系統(tǒng)并進行點播學習，它主要包括以下4個主要部分。

1）系統(tǒng)服務器

系統(tǒng)服務器有windows和UNIX兩種選擇，UNIX系統(tǒng)服務器在安全性能方面有著非常突出的優(yōu)勢，但是因為考慮到操作和調(diào)試的方便性，而且此服務器因為位于局域網(wǎng)內(nèi)，受外部攻擊的可能性不大，故采用了windows server 2000的系統(tǒng)服務器，對于機房這樣的環(huán)境完全可以勝任。

2）流媒體服務器

目前用于在線播放的流媒體文件以Real Media、Windows Media和QuickTime三種格式為主，對應的播放器分別是Real player、Windows Media Player和QuickTime。

其中RealNetworks公司的Helixtm Server是一個被普遍使用的數(shù)字流媒體發(fā)布平臺。Helix Server提供優(yōu)異的性能，完整的內(nèi)容發(fā)布方案，廣告管理，用戶認證，支持WEB訪問等多樣的擴展。同時支持分發(fā)Real Media,Windows Media,Quick time和MPEG 4文件格式的媒體文件。作為一個優(yōu)秀的流媒體發(fā)布平臺,它能滿足企業(yè)用戶和服務提供商的多樣要求。這款是一款支持多格式、跨平臺的流媒體服務器軟件，能將高質(zhì)量的多媒體內(nèi)容發(fā)到任何網(wǎng)絡能夠觸及的地方，甚至是無線設備上?；谌绱硕嗟膬?yōu)點，本平臺當然選擇Helix Server 9.0作為流媒體服務器了。

Helix Server 9.0的安裝比較簡單，基本上采用默認的路徑和端口號即可，但是應該把默認的HTTP的80端口改成其它端口號，從而保證了端口不會產(chǎn)生沖突，安裝完成后，首先要手動啟動一下服務端，那么在下次開機后，服務就會自動啟動了。

在網(wǎng)上雖能夠以流的方式播放標準媒體文件格式，但效率不高，需將媒體文件壓縮、編碼成流式文件。流式文件格式經(jīng)過特殊編碼，適合在網(wǎng)絡上邊下載邊播放，常用的流式文件類型ASF、RM等流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要有合適的傳輸協(xié)議。TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時多媒體數(shù)據(jù)[3]。本系統(tǒng)采用了RTSP和MMS這兩種傳輸協(xié)議。

實時流協(xié)議RTSP是由Real Networks和Netscape共同提出的，該協(xié)議定義了一對多應用程序如何有效地通過IP網(wǎng)絡傳送多媒體數(shù)據(jù)。RTSP在體系結(jié)構(gòu)上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸。HTTP與RTSP相比，HTTP傳送HTML，而RTP傳送的是多媒體數(shù)據(jù)。HTTP請求由客戶機發(fā)出，服務器作出響應；使用RTSP時，客戶機和服務器都可以發(fā)出請求，即RTSP可以是雙向的。

MMS(Media Server Protocol，MMS)，這是微軟定義的一種流媒體傳輸協(xié)議。用來訪問并流式接收Windows Media服務器中.asf文件的一種協(xié)議。MMS協(xié)議用于訪問Windows Media發(fā)布點上的單播內(nèi)容。MMS是連接Windows Media單播服務的默認方法。若觀眾在Windows Media Player中鍵入一個URL以連接內(nèi)容，而不是通過超級鏈接訪問內(nèi)容，則他們必須使用MMS協(xié)議引用該流。

3）客戶端

客戶端設置相對簡單，只需要安裝相對應的播放軟件即可，我們機房安裝的是real player 10.0和Windows Media 9.0，基本上可以完成對一般數(shù)據(jù)的解碼，對于有特殊解碼要求的視頻文件，我們只要安裝相對應的解碼器都可以解決無法播放的問題。

4）網(wǎng)絡系統(tǒng)

根據(jù)計算機中心機房特點，以網(wǎng)絡分層的原則，東校區(qū)采用核心層和匯聚層的邏輯拓撲結(jié)構(gòu)，西校區(qū)通過光纖直接接入核心層。

核心層采用神州數(shù)碼DCRS-7504核心交換機，DCRS-7504可提供800G的背板交換容量，實現(xiàn)L2/L3/L4多層包轉(zhuǎn)發(fā)率為286MPPS，最大可容納的模塊數(shù)4個、最大100/1 000 M以太網(wǎng)端口數(shù)192個、最大1000M以太網(wǎng)端口數(shù)192個、最大10 G太網(wǎng)端口數(shù)16個等強大的、高帶寬的網(wǎng)絡接口連接，具備電信級的高可靠性和安全性，可充分滿足核心層網(wǎng)絡交換和網(wǎng)絡路由的安全、高效。匯聚層采用神州數(shù)碼交換機DCS-3926S和DCS-5526提供1 000 Base接口的方式直接核心交換機7 504作千兆高速連接。接入層采用實達交換STAR-S1824+提供100 Base接口的方式直接連核心交換機7 504作百兆經(jīng)濟、高速連接。

中心計算機房的視頻點播服務器直接與DCRS-7504交換機的24口百兆以太網(wǎng)模塊連接，使得網(wǎng)絡可以全面支持多媒體網(wǎng)絡應用。

1.2 網(wǎng)站的搭建

對于自學的學生來說，操作簡單實用是最重要的，因為我們是免費為學生提供點播服務的，所以在網(wǎng)站功能設計上相對比較簡單，而且數(shù)據(jù)量也不是很大，所以采用目前流行的ASP＋ACCESS構(gòu)架[4]完全能勝任了，這個網(wǎng)站主要包含如下幾個功能模塊：

1）用戶管理模塊

此模塊主要包括用戶注冊、登陸功能，它主要目的是為了記住學生瀏覽過的視頻文件，并把紀錄寫入數(shù)據(jù)庫，當用戶下次登錄時就通過讀取數(shù)據(jù)庫信息直接進入上次瀏覽的頁面，省卻查找的麻煩，使網(wǎng)站更具人性化。

2）視頻管理模塊

此模塊的功能包括對級聯(lián)欄目的添加、修改、刪除操作，從而使視頻文件更加有序地進行排列，方便學生瀏覽查找，還包括對視頻文件的添加、修改和刪除功能。為了使操作更加方便，管理員可以直接在首頁進行視頻文件的添加工作，然后在后臺進行生審批、修改和刪除工作。此模塊沒有設置文件上傳的功能，所有影片的添加是在服務器上直接添加，然后在管理頁面設置相應路徑，根據(jù)Helix軟件的要求，所有視頻文件都放在其content的子文件夾下。

3）視頻播放模塊

此模塊的功能是實現(xiàn)流媒體文件的播放，一般播放有分頁面鏈接和頁面嵌入兩種方式來實現(xiàn)。采用頁面嵌入式，播放器成為頁面的一個基元，影片或聲音無間隙地內(nèi)嵌在網(wǎng)頁中，當頁面打開時便可自動播放，其好處主要有：(1)設計者可以完全控制播放器的外觀和功能，也就可以自由設計播放器的尺寸，在頁面中位置，可以使用的按紐，播放指定的唯一文件，與頁面實現(xiàn)無縫結(jié)合。(2)通過頁面腳本語言JavaScript或VBScript來控制播放器，可以創(chuàng)建自定義的播放器外觀和實現(xiàn)特殊功能，所以這里選擇嵌入式的播放方式。

針對目前最流行的兩種播放格式（real和wmv），播放模塊也被分為兩種類型來實現(xiàn)。其關(guān)鍵代碼如下：

Real方式代碼：