基于移動互聯(lián)網(wǎng)的微課線上點播系統(tǒng)設(shè)計

陳 坤，王文軒,，楊前華，曾慶珠

（1.南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 通信學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.南京大學(xué) 現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210008）

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的微課線上點播系統(tǒng)設(shè)計

陳 坤1，王文軒1,2，楊前華1，曾慶珠1

（1.南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 通信學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.南京大學(xué) 現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210008）

通過介紹利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)移動流媒體視頻系統(tǒng)的部署架構(gòu)，文章提出了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模塊、后臺服務(wù)器模塊、視頻格式處理模塊的組成結(jié)構(gòu)，采用Dreamweaver開發(fā)網(wǎng)站頁面、EasyWebSvr，SuperDNS實現(xiàn)平臺服務(wù)器功能，選擇tsMuxerGUI和segmenter工具，通過適當(dāng)參數(shù)配置實現(xiàn)TS快速流封裝和切片功能。該系統(tǒng)在微課線上點播應(yīng)用方面進行了測試和完善，實現(xiàn)了移動播放過程中簡單性、靈活性、可擴展功能，可以廣泛地用于移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

移動互聯(lián)網(wǎng)；線上；點播；流媒體

目前各種全新的學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)模式在學(xué)校課堂之外如雨后春筍，那么學(xué)校在改變、教室在改變、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)者、師生關(guān)系都在改變，致力于將信息化手段引入高職院校的課堂，提出利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、硬件資源和信息交互習(xí)慣，推動“線下課堂”向“線上學(xué)堂”轉(zhuǎn)變。微課多采用在線課程的形式，搭載的載體更為便捷可移動，使得讓每一個學(xué)生自帶信息設(shè)備來上課成為現(xiàn)實，也有利于學(xué)習(xí)者在課后隨時隨地進行學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者可以走在路上聽，坐在車上看；可以走馬觀花迅速瀏覽，也可以下載資料反復(fù)學(xué)習(xí)[1]。

本文開發(fā)了一套利用移動互聯(lián)網(wǎng)的微課線上點播系統(tǒng)，能夠達到在線播放速率400 kB/s，視頻存儲容量30 TBytes，用戶并發(fā)數(shù)為100～200人，在WiFi和4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下都具有較好的播放體驗。系統(tǒng)由軟件平臺和硬件系統(tǒng)組成，要實現(xiàn)網(wǎng)站頁面設(shè)計與開發(fā)、域名解析、視頻點播、靜態(tài)網(wǎng)頁操作功能，要選擇符合指標(biāo)要求的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲器和無線路由器。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

微課線上點播系統(tǒng)由3個主要部分組成： 網(wǎng)頁設(shè)計模塊、后臺服務(wù)器模塊和視頻格式處理模塊，如圖1所示。網(wǎng)頁設(shè)計模塊由頁面格局、圖片文本和鏈接關(guān)系3個步驟組成，都是使用Dreamweaver軟件進行開發(fā)；后臺服務(wù)器模塊包括DNS服務(wù)器和Web服務(wù)器兩個部分，服務(wù)器的軟件有很多種選擇，本中主要采用EasyWebSev和SuperDNS。從圖中可以看出，原始視頻文件（格式為.mp4）送入視頻格式處理模塊中的m3u8流封裝組件，視頻格式變?yōu)?m3u8，然后在送入m3u8流切片組件，視頻被切成多個片段且格式變?yōu)?ts[2]。Web服務(wù)器加載這些視頻片段，DNS服務(wù)器提供域名解析服務(wù)。用戶可通過手機等終端的瀏覽器，以域名訪問的形式觀看這些視頻，完成點播功能。

這里舉一個應(yīng)用示例，系統(tǒng)搭建了一個域名為“txvk. njcit.cn”的網(wǎng)站頁面，可以在上面實現(xiàn)：（1）登陸txvk.njcit. cn/index.html的主頁頁面，頁面上放置了通信技術(shù)專業(yè)的3門專業(yè)核心課程；（2）從主頁頁面進入二級頁面（課程知識點列表），每門課程有15～20個主要知識點的微課；（3）從二級頁面進入三級頁面（對應(yīng)知識點視頻），每1集微課時長大約為5～15分鐘；（4）在二級頁面上實現(xiàn)返回主頁、切換至前一門課程或后一門課程、刷新本頁面等功能；（5）在三級頁面上實現(xiàn)返回二級頁面、切換至上一集知識點視頻或下一集知識點視頻、刷新本頁面等功能；（6）視頻討論區(qū)發(fā)言。

圖1 線上點播系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

2 Web和DNS服務(wù)器架設(shè)

2.1 Web服務(wù)器與配置

Web服務(wù)器是指駐留于因特網(wǎng)上某種類型計算機的程序。當(dāng)Web瀏覽器（客戶端）連到服務(wù)器上并請求文件時，服務(wù)器將處理該請求并將文件發(fā)送到該瀏覽器上，附帶的信息會告訴瀏覽器如何查看該文件（即文件類型）。服務(wù)器使用超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）進行信息交流，這就是人們常把它們稱為HTTPD服務(wù)器的原因。Web服務(wù)器不僅能夠存儲信息，還能在用戶通過Web瀏覽器提供的信息的基礎(chǔ)上運行腳本和程序。

本文利用EasyWebServer作為Web服務(wù)器，可以通過設(shè)置主目錄、端口號來定義服務(wù)器上的本地目錄和服務(wù)端口號，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)最大連接數(shù)和超時時間來保證網(wǎng)站用戶并發(fā)數(shù)和服務(wù)質(zhì)量，可以查看運行日志來管理Web服務(wù)器的運行情況，如圖2所示。

圖2 Web服務(wù)器設(shè)置和運行界面截圖

2.2 DNS服務(wù)器與配置

DNS服務(wù)器，是一種組織成域?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的計算機和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)命名系統(tǒng)。它是由解析器和域名服務(wù)器組成的，用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。域名服務(wù)器是指保存有該網(wǎng)絡(luò)中所有主機的域名和對應(yīng)IP地址，并具有將域名轉(zhuǎn)換為IP地址功能的服務(wù)器。

架設(shè)系統(tǒng)外掛的Super智能DNS服務(wù)器，可以通過添加賬號來增加admin下的SQA主域名，然后在“njcit.cn”的主域名下增加多條RR記錄，這里增加了一條記錄：前綴名為“txvk”，IP地址為“192.168.1.108”，如圖3所示。這樣就開通了一條域名“txvk.njcit.cn”到192.168.1.108的域名映射。可以通過命令提示符中的Ping命令來檢查DNS服務(wù)是否正常運行，Ping成功DNS服務(wù)器即表示其正常工作。

圖3 DNS服務(wù)器設(shè)置與運行界面截圖

3 m3u8流封裝與流切片

本文用到的在線流媒體技術(shù)（HTTP Living Streaming，HLS）將媒體源編碼為不同編碼速率的多個流，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬條件自動選擇編碼速率，進行自適應(yīng)切換。HLS移動流媒體視頻點播系統(tǒng)由流封裝和流切片組成[3]。

3.1 m3u8流封裝

在tsMuxerGUI軟件中，可以將類型為.mp4格式的文件轉(zhuǎn)化成ts格式的多媒體編碼文件，這里特別要注意的是.mp4原文件編碼格式要求：音頻編碼為AAC，視頻編碼為H.264。如果視頻原文件本身不是.mp4文件格式，需要通過格式工廠或其他軟件進行格式轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換之前一定要特別注意轉(zhuǎn)換后的編碼格式要求。

利用tsMuxerGUI軟件進行m3u8的流封裝速度非?？?，對于一般時長在幾分鐘的微課短視頻，轉(zhuǎn)換時間僅為幾秒鐘，比利用命令提示符工具進行程序運行的方法速度更快、轉(zhuǎn)換效果更佳，如圖4所示。

圖4 m3u8流封裝軟件界面截圖

3.2 m3u8流切片

經(jīng)過流封裝操作仍沒有完成構(gòu)建HTTP Streaming的過程，需要將視頻文件切成小片，這里要通過流分割器，本例中使用蘋果的segmenter命令行工具[4]。創(chuàng)建HTTP Streaming命令格式為：segmenter

。

下面是一個使用的例子，從視頻文件創(chuàng)建一個流，每個切片文件10秒：segmenter sample_low.ts 10 sample_low stream_low.m3u8 http://www.hlstest.com/。

4 結(jié)語

本文基于移動互聯(lián)網(wǎng)的HLS技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了微課線上點播系統(tǒng)。協(xié)議特性決定了它能更好地支持復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，服務(wù)部署和網(wǎng)絡(luò)擴展簡單，還可以方便地制定緩存策略提高服務(wù)性能。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、4G業(yè)務(wù)的發(fā)展以及移動設(shè)備的性能提升，對多媒體信息的需求會越來越多，簡單又易部署的移動流媒體服務(wù)器點播系統(tǒng)方案非常具有可行性，將有很廣泛的應(yīng)用前景。

[1]魏曉玲.微課視頻點播系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].開封教育學(xué)院學(xué)報，2014（4）：141-142.

[2]張立晨，張晉豫.基于分區(qū)概率的P2P實時流媒體緩存策略[J].軟件，2014（4）：12-17.

[3]王文軒，胡曉晨，田響，等.一種基于HLS的移動流封裝與切片部署架構(gòu)[J].軟件，2015（2）：31-35.

[4]Apple Inc.HTTP live streaming architecture：technical report[R]. America：HTTP Live Streaming Overview, 2010.

Design of micro class online VOD system based on mobile Internet

Chen Kun1, Wang Wenxuan1,2, Yang Qianhua1, Zeng Qingzhu1
（1. Communication School of Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210023, China; 2. Modern Engineering and Applied Science College of Nanjing University, Nanjing 210008, Nanjing）

Through the introduction of the use of mobile Internet technology to achieve mobile streaming media video system deployment architecture, this paper puts forward the composition structure of network design module, backstage server module and video format conversion module, adopts Dreamweaver to develop Web page, uses Easy WebSvr, SuperDNS to achieve platform server function, selects tsMuxerGUI and segmenter tools to achieve TS fast fl ow package and slice functions by setting appropriate con fi guration parameters. The system has been tested and improved in the application of micro class online on-demand, which has achieved function of simplicity, fl exibility, expansibility in mobile playback process, and it can be widely used in the mobile Internet environment.

mobile Internet; online; video on demand; streaming media

江蘇高校“青藍工程”；江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項目；項目編號：PPZY2015A092。

陳坤（1993— ），女，江蘇南京，講師；研究方向：多媒體通信，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。