流媒體技術(shù)在校園網(wǎng)點播系統(tǒng)環(huán)境改造的應(yīng)用

王少炳

摘要：隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識的日益普及，學(xué)校校園網(wǎng)對于推進(jìn)基礎(chǔ)信息平臺建設(shè)、現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)改革都具有舉足輕重的作用。該文中以澄海職教建設(shè)基于校園網(wǎng)視頻點播系統(tǒng)為背景，探索升級優(yōu)化基于校園網(wǎng)的視頻點播系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)；視頻點播；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

中圖分類號：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）13-0214-02

1 概述

隨著多媒體技術(shù)、通信技術(shù)和大容量存儲技術(shù)的發(fā)展，建立基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)教育的技術(shù)基礎(chǔ)。相比傳統(tǒng)電化教學(xué)教學(xué)效果差的弊端，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺利用視頻點播系統(tǒng)中，極大地改善了教學(xué)效果，成為學(xué)校搭建教學(xué)平臺的主流。

基于校園網(wǎng)絡(luò)視頻廣播系統(tǒng)的建設(shè)，要充分利用現(xiàn)有的校園網(wǎng)絡(luò)資源，建立一個穩(wěn)定、安全、可靠、流暢的數(shù)據(jù)流，清晰的畫面的網(wǎng)絡(luò)直播平臺，加強(qiáng)校園網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)功能，深化教育信息化建設(shè)。

2 基于校園網(wǎng)的視頻直播系統(tǒng)應(yīng)用需求分析

基于校園網(wǎng)的視頻廣播平臺建設(shè)，應(yīng)該有以下幾個特點：

1）課堂直播，讓所有的學(xué)生有機(jī)會學(xué)習(xí)不同專業(yè)、不同學(xué)科的課程；同時將課堂過程錄制到文件中，通過點播可以使學(xué)生重溫講課內(nèi)容。

2）會議講座直播，可以讓更多的教師和學(xué)生了解活動，獲取信息，不受場地空間限制，擴(kuò)大受眾范圍。

3）大型校園活動直播，可以豐富校園文化，陶冶學(xué)生情操。

4）校園視頻新聞發(fā)布，學(xué)校的老師和學(xué)生可以通過新聞了解最新動態(tài)，并加強(qiáng)學(xué)校宣傳，拓展校際交流。

3 基于校園網(wǎng)的視頻直播系統(tǒng)改造的必要準(zhǔn)備

對現(xiàn)有設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)境分析，為系統(tǒng)改造提供依據(jù)。對于分配信息點應(yīng)根據(jù)學(xué)校辦公室和房間需要遵循的標(biāo)準(zhǔn)，作出合理安排。

1）現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分布

澄海職業(yè)技術(shù)學(xué)校本校區(qū)建設(shè)用地158畝，建成校舍建筑面積6.7萬平方米。校內(nèi)共七座建筑構(gòu)成，其中學(xué)生宿舍、食堂暫時不布置網(wǎng)絡(luò)，辦公樓、理工部教學(xué)樓、財商部教學(xué)樓、藝文部教學(xué)樓四座建筑每座分布有120個信息點，實訓(xùn)樓有775個信息點，合計共有1255個信息點

2）結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出改造方案

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述了各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)的物理布局，合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能提高網(wǎng)絡(luò)通信效率，保證信息安全，對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和管理維護(hù)至關(guān)重要。我校采用千兆核心，百兆匯聚，百兆到桌面的三層交換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。學(xué)校采用雙出口與外網(wǎng)連接，現(xiàn)以20Mbps帶寬光纖接入本地的基礎(chǔ)教育網(wǎng)絡(luò)，10Mbps帶寬光纖接入CHINANNET（中國電信網(wǎng)），通過防火墻后連接到作為核心層的三層交換機(jī)H3C S3126。核心層增加光電轉(zhuǎn)換器，通過光纖與各匯聚層交換機(jī)連接，實現(xiàn)信號長距離傳輸；匯聚層采用可網(wǎng)管二層交換機(jī)，劃分VLAN，實現(xiàn)廣播風(fēng)暴的抑制和網(wǎng)絡(luò)的管理。接入層采用普通交換機(jī)，連接各信息點客戶端。

澄海職業(yè)技術(shù)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖 1所示。

3）準(zhǔn)確診斷出校園網(wǎng)存在問題，找出網(wǎng)絡(luò)改造重點。

校園網(wǎng)建設(shè)初期，基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)和辦公剛剛起步，為節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資，校園網(wǎng)僅以文檔文件共享為主進(jìn)行流量估算，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計并購置設(shè)備。如今面對“數(shù)字化校園”的快速推進(jìn)，已難以滿足現(xiàn)今要求，主要表現(xiàn)為骨干網(wǎng)絡(luò)帶寬小、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能低、流量控制不合理。

4 基于校園網(wǎng)的視頻直播系統(tǒng)制訂科學(xué)合理改造方案

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對視頻系統(tǒng)帶寬的需求，以及互聯(lián)網(wǎng)信息傳播的快速增長，均存在著嚴(yán)重制約。基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及對現(xiàn)有資產(chǎn)的保護(hù)，并考慮適當(dāng)?shù)那罢靶栽瓌t，制訂改造計劃，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行升級。

1）對性能不符合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的主要設(shè)備，采取升級更換的方法

校園網(wǎng)核心交換機(jī)性能嚴(yán)重不足，通過篩選，購買一款高性能的千兆交換機(jī)進(jìn)行升級換代。針對辦公樓信息點以文件共享和在線辦公為主，視頻點播的需求相對較少，因此可將升級換代后退換的核心交換機(jī)下移至辦公樓作為匯聚層交換機(jī)，增強(qiáng)辦公樓的匯聚層交換機(jī)性能水平，而且還實現(xiàn)了保護(hù)現(xiàn)有資產(chǎn)。

對于其他的校園網(wǎng)匯聚層交換機(jī)，因為也有端口的速度和其他性能瓶頸，所以采取相同的升級換代的改造方式，以提高交換機(jī)性能。升級后，將原來的匯聚層替換下來的交換機(jī)，移到接入層繼續(xù)使用。

2）確定視頻直播系統(tǒng)組建拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

①通過各種視頻采集設(shè)備，如攝像機(jī)，DVD機(jī)，解調(diào)器等，把模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號提供給非線編和直播系統(tǒng)。

非線性編輯系統(tǒng)是負(fù)責(zé)添加過渡效果，添加標(biāo)題，添加徽標(biāo)和其他編輯，并生成最終圖像信號。

②直播系統(tǒng)負(fù)責(zé)視頻流的傳輸和控制，匯集各種視頻流，傳遞給后端的服務(wù)器。對于那些無需編輯的視頻流，如公共電視信號，直播系統(tǒng)還可以直接發(fā)布視頻流到校園網(wǎng)，降低發(fā)布服務(wù)器流量，實現(xiàn)負(fù)載均衡。

③發(fā)布服務(wù)器負(fù)責(zé)發(fā)布視音頻流到校園網(wǎng)。一般架設(shè)在中心機(jī)房，靠近核心交換機(jī)。發(fā)布服務(wù)器接受直播系統(tǒng)傳來的不同視音頻流，建立相應(yīng)的發(fā)布點，并在校園網(wǎng)內(nèi)采用組播方式，盡可能提高輸出帶寬的利用率，減少網(wǎng)絡(luò)瓶頸。發(fā)布服務(wù)器通過創(chuàng)建多個發(fā)布點，實現(xiàn)多頻道播放，既可以直播也可以點播?？蛻暨x擇不同的發(fā)布點，就可觀看不同頻道的內(nèi)容。

對于點播內(nèi)容，發(fā)布服務(wù)器通過建立對應(yīng)的點播發(fā)布點，讀取存儲服務(wù)器中相應(yīng)的流媒體文件，實現(xiàn)視頻點播與發(fā)布管理。

3）安裝配置基于校園網(wǎng)的視頻直播系統(tǒng)

系統(tǒng)中直播工作站采用HVC400 MPEG-4硬件壓縮卡配套NOWSTREAM直播軟件作為視頻源的采集編碼及直播，流媒體服務(wù)器采用Windows Media Services 作為流媒體發(fā)布及管理軟件。

NOW STREAM直播軟件支持的直播方式有三種：方式一，利用本機(jī)做成服務(wù)器，進(jìn)行WMV直播；方式二，利用本機(jī)做成服務(wù)器，配合Media Service進(jìn)行“拉”傳遞；方式三，把WMV流推到WMS發(fā)布服務(wù)器上，做“推”傳遞。其中，方式一是一種簡易單播形式；方式二和方式三可運(yùn)行單播，也可運(yùn)行多播。

5 網(wǎng)絡(luò)管理方法

先進(jìn)的設(shè)備必須配合先進(jìn)的管理和維護(hù)方法，才能夠發(fā)揮最大的作用。所以，選擇的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須能夠支持常用的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議和多種網(wǎng)絡(luò)管理軟件，以便于管理人員的后期維護(hù)維修。

1）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控選型

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控使用交換機(jī)自帶H3C智能管理中心。智能管理中心具有網(wǎng)絡(luò)流量分析組件，提高了校園網(wǎng)流量監(jiān)控的效率。該組件出來記錄流量數(shù)據(jù)，還能根據(jù)用戶需求自動生成各類報表，讓用戶直觀了解網(wǎng)絡(luò)情況，通過各種基線和趨勢圖表，快速診斷網(wǎng)絡(luò)故障，疏導(dǎo)流量消除瓶頸。通過對流量數(shù)據(jù)的深度挖掘分析，協(xié)助用戶優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過流量異常檢測和集中管理，更準(zhǔn)確得識別安全事件，及時消除隱患和威脅。

2）網(wǎng)絡(luò)配置管理

VLAN由網(wǎng)絡(luò)管理組件的VLAN智能管理中心統(tǒng)一規(guī)劃，集中管理。通過網(wǎng)管協(xié)議，實現(xiàn)VLAN的集中統(tǒng)一管理。同時VLAN管理組件還提供了VLAN拓?fù)涔δ?，可以直觀的查看到校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)劃分情況。

澄海職業(yè)技術(shù)學(xué)校VLAN采用直觀合理的劃分原則，各部門劃分對應(yīng)VLAN。校園網(wǎng)核心網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立劃分VLAN；學(xué)校敏感信息（如：財務(wù)部門）劃分一個VLAN；網(wǎng)絡(luò)中心則根據(jù)服務(wù)器分群組，不同功能群劃分不同的VLAN，實現(xiàn)不同的安全策略和措施。

其中，服務(wù)器群VLAN2只對外開放提供服務(wù)所需端口，其他端口一律關(guān)閉并限制用戶訪問。辦公樓各處室VLAN互相獨(dú)立，根據(jù)需要配置訪問權(quán)限。三個教學(xué)部的內(nèi)部VLAN設(shè)置互通，方便共享教學(xué)資源。實訓(xùn)樓各個VLAN設(shè)置互通，方便機(jī)房辦公室管理各機(jī)房。電大分校區(qū)單獨(dú)設(shè)置一個VLAN。

3）流量控制管理

流量控制軟件同樣采用交換機(jī)自帶的H3C智能管理中心，通過智能管理中心QoS管理組件來實現(xiàn)流量控制。在QoS管理組件，管理員可以配置多種流量分類和策略，并與設(shè)備接口或VLAN綁定形成QoS方案。

QoS管理組件可以將QoS方案部署到設(shè)備上，從而改變設(shè)備上的QoS配置；設(shè)備上的現(xiàn)有QoS可以被配置為讀取并保存為QoS方案，以便于后續(xù)的配置升級和維護(hù)。

6 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效果

學(xué)校租用20M電信光纖，使校園網(wǎng)有足夠的出口帶寬，保障內(nèi)外網(wǎng)能進(jìn)行流暢的互訪。校園網(wǎng)內(nèi)部采用分層網(wǎng)絡(luò)，配合高性能交換機(jī)，實現(xiàn)千兆骨干，百兆到桌面，網(wǎng)內(nèi)擁有充裕帶寬，保障網(wǎng)內(nèi)各種信息能夠高速傳遞，可支撐更多高帶寬要求應(yīng)用。滿足內(nèi)網(wǎng)一千三百多個用戶的網(wǎng)絡(luò)使用需求。

安全性方面，通過交換機(jī)、防火墻劃分VLAN，隔離網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的安全和保密。并在校園網(wǎng)的每個臺式機(jī)上要安裝臺式機(jī)的反病毒軟件，在服務(wù)器上要安裝基于服務(wù)器的反病毒軟件，進(jìn)行病毒檢查掃描，檢查網(wǎng)頁、電子郵件等數(shù)據(jù)中的病毒。及時刪除病毒，抑制病毒傳播。再有，定期進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。對服務(wù)器重要的數(shù)據(jù)備份在服務(wù)器的其他存儲介質(zhì)上。保障數(shù)據(jù)不受病毒等不安全因素破壞。

7 總結(jié)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷升級進(jìn)步，校園網(wǎng)對學(xué)校的教育正產(chǎn)生越來越大的影響，不僅在技術(shù)上能讓學(xué)生接受到豐富多彩的教學(xué)資源，提高學(xué)習(xí)效率，更重要的是改變了傳統(tǒng)的教學(xué)，促進(jìn)的教學(xué)思想和教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變。通過本次校園網(wǎng)的改造，豐富了我們的教學(xué)手段和方式，更多更新的教學(xué)方法正在醞釀，這必將推動我校的教學(xué)改革與創(chuàng)新。

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