基于智能網(wǎng)絡(luò)的流媒體教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)

劉焱青

烽火通信科技股份有限公司 湖北武漢 430205

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和音視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，流媒體教學(xué)方式已經(jīng)在現(xiàn)代化教育方面有了廣泛的應(yīng)用。其中，基于流媒體的在線視頻點(diǎn)播直播是自助教育培訓(xùn)系統(tǒng)的主要系統(tǒng)基礎(chǔ)。然而，這種系統(tǒng)通常具有諸如服務(wù)模式和單個(gè)服務(wù)時(shí)間之類的缺點(diǎn)，例如，典型的在線培訓(xùn)系統(tǒng)需要使用辦公室網(wǎng)絡(luò)中的PC登錄服務(wù)器，只能通過(guò)專業(yè)性的局域或者內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接，才能在計(jì)算機(jī)上瀏覽。

1 系統(tǒng)概述

在該系統(tǒng)中，解決了以下三個(gè)主要問(wèn)題：（1）解決多用戶并發(fā)資源對(duì)流媒體服務(wù)器有限資源的依賴性；（2）通過(guò)手機(jī)除PC外通過(guò)3G，802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供對(duì)媒體服務(wù)的訪問(wèn)。無(wú)縫切換方法；（3）動(dòng)態(tài)部署服務(wù)環(huán)境。我們可以在各種情況下提供服務(wù)。其中，基于P2P的多個(gè)子網(wǎng)終端之間的數(shù)據(jù)共享技術(shù)可以很好地平衡服務(wù)器壓力，從而使每個(gè)終端都能獲得良好的體驗(yàn)。中央媒體服務(wù)器和每個(gè)子網(wǎng)邊緣服務(wù)器的全面部署配置可確?？焖夙憫?yīng)并確保每個(gè)子網(wǎng)下設(shè)備的體驗(yàn)。P2P技術(shù)與基于高速傳輸?shù)腣OD服務(wù)器部署相結(jié)合，可以有效地處理實(shí)時(shí)/點(diǎn)播流的帶寬壓力，并處理資源壓力。每個(gè)用戶都有一個(gè)唯一的ID。無(wú)論用于登錄服務(wù)器的設(shè)備如何，如果用戶再次斷開(kāi)連接或在其他地方使用其他設(shè)備，用戶和設(shè)備管理服務(wù)器將跟蹤用戶觀看視頻的進(jìn)度記錄用戶狀態(tài)和事件，例如記錄等。通過(guò)登錄，中央服務(wù)器可以基于記錄的用戶狀態(tài)信息向用戶提供無(wú)縫恢復(fù)瀏覽服務(wù)。教學(xué)中心，公寓中心，教師家庭中心和課外活動(dòng)等游樂(lè)場(chǎng)可以使用無(wú)線802.11b/g/n技術(shù)建立無(wú)線AP，包括根據(jù)地理位置，布線等進(jìn)行適當(dāng)訪問(wèn)。你可以建立積分。接入點(diǎn)提供高達(dá)300-600M的服務(wù)帶寬，或使用移動(dòng)3G服務(wù)通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)服務(wù)。這使系統(tǒng)能夠在各種環(huán)境中提供服務(wù)[1]。

2 智能路由

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是樹形網(wǎng)絡(luò)圖，每個(gè)設(shè)備層都可以隨著負(fù)載的變化而動(dòng)態(tài)增加。一般而言，學(xué)校中的用戶數(shù)量在一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)固定，因此設(shè)備的總投資一般不會(huì)改變，直到總數(shù)發(fā)生變化。但是，學(xué)校各個(gè)地點(diǎn)的用戶分布根據(jù)一天中的時(shí)間而變化。例如，由于假期而導(dǎo)致多住區(qū)用戶數(shù)量的增加減少了相應(yīng)教育區(qū)域內(nèi)的用戶數(shù)量，所以，每一個(gè)局域的內(nèi)部自助網(wǎng)絡(luò)通過(guò)視頻服務(wù)設(shè)備為使用者提高動(dòng)態(tài)的局域網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是非常重要的。這項(xiàng)功能是建立在兩個(gè)系統(tǒng)中間實(shí)現(xiàn)的，分別為設(shè)備用戶管理系統(tǒng)和媒體服務(wù)系統(tǒng)。[2]設(shè)備用戶管理系統(tǒng)能將用戶的狀態(tài)實(shí)時(shí)更新保存。例如，用戶的操作區(qū)域、服務(wù)方向性。媒體服務(wù)系統(tǒng)是將其狀態(tài)和載荷保存在服務(wù)器內(nèi)。當(dāng)發(fā)生服務(wù)器負(fù)載過(guò)載警報(bào)時(shí)，媒體服務(wù)器負(fù)責(zé)向用戶發(fā)出處理通知，媒體服務(wù)器能將其動(dòng)態(tài)傳輸?shù)较嚓P(guān)的流媒體服務(wù)設(shè)備中。

3 P2P的數(shù)據(jù)共享技術(shù)

依靠服務(wù)器資源無(wú)法滿足長(zhǎng)期服務(wù)的提供。特別是，團(tuán)體實(shí)時(shí)流媒體行為在教育和培訓(xùn)中經(jīng)常發(fā)生，如團(tuán)體培訓(xùn)和考試，但目前，基于普通C/S模式的直播系統(tǒng)擁有大量用戶，因此服務(wù)器時(shí)刻負(fù)擔(dān)將增加。在大多數(shù)情況下，服務(wù)器崩潰了。然而，由于這些事件的偶然性，完全依賴于改善服務(wù)器性能和配置并不是解決該問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)方案?；赑2P的流技術(shù)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它具有成本效益且易于部署，因?yàn)樗恍枰С諭nternet路由器和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。由于作為客戶端的流媒體用戶也可以在播放媒體流時(shí)將媒體流上傳到其他用戶，因此該方法增加了用戶組的大小，并允許更多資源和更多請(qǐng)求可以直接被轉(zhuǎn)達(dá)。在直播服務(wù)中，用戶以節(jié)目列表作為依據(jù)選擇適合自己觀看的節(jié)目，但是交互性非常差；例如，快進(jìn)功能、快退功能和選擇性的觀看。P2P技術(shù)直播服務(wù)的性能是具備安全性的。

相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)直播形式，在流媒體點(diǎn)播形式的服務(wù)過(guò)程中，用戶能根據(jù)列表任意選擇觀看節(jié)目。目前，P2P點(diǎn)播方法主要是在傳輸協(xié)議基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，更適合于編碼和數(shù)字版的相關(guān)技術(shù)[3]。

4 智能碼流控制

信息發(fā)送方的碼流控制的目的是雙重的。一種是在開(kāi)始發(fā)送視頻信息之前發(fā)送檢測(cè)序列以確定傳輸鏈路的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬環(huán)境。帶寬的波動(dòng)防止了數(shù)據(jù)傳輸量超過(guò)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載容量，即數(shù)據(jù)傳輸量等于網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載容量，并避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞和數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題。輸出率控制策略的流程如下。每當(dāng)流媒體發(fā)送器獲得RTCP反饋消息時(shí)，消息中的數(shù)據(jù)分組丟失率作為決策者的輸入值被發(fā)送給決策者，并且根據(jù)特定的決策算法來(lái)決定傳輸量。給定后續(xù)碼流的輸出碼率，碼流響應(yīng)器將相應(yīng)的預(yù)壓縮碼流文件發(fā)送給接收器。在線教育中，除了視頻流之外，還有教育信息的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流具有較低的帶寬要求并且通常更容易滿足；教學(xué)視頻的質(zhì)量在某種程度上比清晰度更穩(wěn)定。即使以高編碼率發(fā)送圖像，如果高端編碼率區(qū)域的變化大，則分組丟失率P loss也可能增加。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化教學(xué)課件和視頻是通過(guò)智能型碼流相關(guān)協(xié)調(diào)技術(shù)壓縮的流媒體視頻文件，在借助RTP和RTCP技術(shù)協(xié)議檢測(cè)計(jì)算機(jī)傳輸容量，以及具有各種帶寬和可變傳輸功能的網(wǎng)絡(luò)它將被實(shí)現(xiàn)。發(fā)送有關(guān)環(huán)境的異步教育信息，能為更廣泛地實(shí)現(xiàn)在線教育和在線多媒體信息提供了技術(shù)支持、解決方案。該解決方案在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中具有應(yīng)用需求，并且即使在未來(lái)帶寬增加之后面對(duì)增加的網(wǎng)絡(luò)用戶，預(yù)期也是一個(gè)很好的應(yīng)用。