基于校园网的多功能视频服务系统的实现

陈　群

摘 要：网络视频服务根据不同的应用需求，可分为点播、转播和直播服务，本文探讨了利用流媒体技术，集点播、转播和直播功能的多功能视频服务系统的实现方法。

关键词：流媒体视频服务Windows Media Services发布点

中图分类号：TP311.52 文献标识码：B 文章编号：1673-8454（2009）09-0043-03

随着信息技术的突飞猛进，校园网的功能已由最初的网络连接、数据共享等简单应用，发展到如今融合电子政务、教务管理、多媒体教学、远程授课、视频会议的统一多业务承载平台，视频服务已成为这一平台的主要应用之一，建立一套经济可行、先进可靠的校园网多功能视频服务系统，是许多学校的现实需要。

一、流媒体技术简介

流媒体（Stream Media），即使用流式传输技术在网络中传输音频、视频多媒体数据。流媒体文件是目前网络上广为使用的媒体格式之一，这种文件允许用户一边下载一边播放，而不必像非流媒体文件那样，需等到整个文件下载完毕后才能播放。此外，通过网络播放流媒体时，文件本身不会在本地磁盘中存储，可以节省大量的磁盘空间开销。

通常情况下，流媒体播放是通过用户在网页上单击链接来请求内容，如图1所示。Web 服务器将请求重新定向到流媒体服务器，并在用户的计算机上打开流媒体播放器。此时，Web 服务器在流式播放媒体过程中不再充当角色，流媒体服务器与播放机建立直接连接，并开始直接向用户传输内容。

目前，最流行的处理流媒体技术的产品主要有Real Networks公司的Real Media和微软公司的Windows Media，两者基本性能和普及程度基本相当，只是使用的编码格式不同。Real Media的特点是能够支持多种平台，包括Windows、Solaris、Linux等，而Windows Media只能工作于Windows平台，但Windows Media的制作、发布、播放软件与Windows集成在一起，不需额外购买。从方便性、实用性方面考虑，本多功能视频服务系统采用Windows Media系统平台。

二、多功能视频服务系统的实现

1.Windows Media工作原理

基于Windows Media技术的流式播放媒体系统通常由运行Windows Media Services的服务器、运行Windows Media编码器的计算机和客户端的播放机（如Windows Media Player）组成，如图2所示。Windows Media编码器的作用是将实况内容和预先录制的音频、视频和计算机屏幕图像转换为Windows Media格式。Windows Media服务器的功能是通过网络分发流媒体内容，Windows Media 服务器可从多种不同的源接收内容，预先录制的内容可以存储在本地服务器上，也可以从联网的文件服务器上提取，实况事件则可以使用数字录制设备记录下来，经编码器处理后发送到Windows Media服务器进行广播。用户通过使用播放机接收Media Services服务器分发的内容。

2.多功能视频服务系统的组成

校园网上的视频服务根据视频源的不同，可分为视频点播（VOD）、转播和直播。视频点播是将已转换为流媒体格式的多媒体课件、教学录像、影视等文件，存储于视频服务系统中，供用户随时点播观看。视频转播是将实时的影视信号转换为视频流在网上实时广播，例如电视节目的转播。视频直播是利用视频服务系统实现对教学、各类比赛、学术报告、重要会议等现场的即时播放。如图3所示为基于校园网的集视频点播、转播、直播的多功能视频服务系统组成结构图。

3.系统的软硬件配置

图3中的服务器是系统的核心设备，它不但是Media Services服务器，而且是视频发布的Web服务器，同时兼为视频点播的文件服务器。因此，服务器性能要求较高，本系统中服务器选用如下配置：两颗Xeon 2.2G的CPU，2GB内存，3块250G硬盘设置为RAID 5，2块千兆网卡，其中IP为210.45.168.39的网卡将编码后的有线电视信号转送至本Windows Media Services服务器上，另一块IP为210.45.168.39的网卡用于向校园网发布Web和视频流信号。服务器安装Windows 2003 Servers操作系统、Windows Media Services及Internet信息服务（IIS）管理器等软件。

有线电视转播的信号采集采用普通计算机来完成，每台计算机完成一套频道节目的采集。计算机参考配置为：Intel Atom 1.6G CPU，512M内存，80G硬盘，兼容声卡，另外配一块内置电视卡，本系统使用的电视卡为天敏TM-400。计算机安装Windows XP SP2操作系统和Windows Media 9编码器软件。

视频直播与电视转播的工作原理相同，两者只是获取的视频源不同，电视转播的视频源为电视信号，而直播的信号源来自现场摄像机的信号。校园网内用户，只需一台安装了Windows Media编码器的笔记本电脑和一台数码摄像机，即可随时申请，通过视频服务器平台直播现场信号。

4.多功能视频服务系统的相关设置

（１）视频点播系统的设置

本系统中，供点播的视频文件存放于图3中的视频服务器中，存放目录为D:MOVIE。如果可供点播的视频文件很多，超过了视频服务器存储空间，可以通过增加文件服务器或存储设备来存储视频文件。在服务器上启动Windows Media Services，选择“添加发布点”后进行视频点播的相关设置，如图4所示：“发布点类型”为“点播”，给发布点取名为“VOD”并设置供点播的视频文件位置为“D:MOVIE”。

（２）电视转播系统的设置

电视转播系统的设置包括电视信号采集端的设置和视频服务器端的设置。

电视信号采集端一台计算机完成一套电视节目的信号采集任务，计算机上电视卡设置好频道后即可启动Windows Media 9编码器，并如图5所示进行相关设置：①设置“源”，选择本计算机上的电视卡为“视频”设备，声卡为“音频”设备；②设置“输出”，自定义“自编码器拉传递”的端口，本系统端口统一设为1080；③设置“压缩”，通常以播出效果最佳为准，设置压缩的比特率；④设置“视频大小”，可以根据实际使用情况和节目源的情况调整，通常越大效果会越好，但网络传输消耗的带宽也就越大，本例采用系统默认设置320×240。以上设置完成后，点击“开始编码”，即实现有线电视信号采集编码。依以上步骤，对其他采集计算机进行相似设置。

在视频服务器端，启动Windows Media Services，如图6所示添加电视转播发布点：“发布点类型”为“广播”，发布点命名为对应的电视频道名，“内容的位置”与有线电视信号采集端对应计算机的IP及端口保持一致，例如：http://192.168.0.1:1080。每套节目进行一次“添加发布点”设置。

（３）视频直播系统的设置

现场视频直播系统的设置与电视转播系统的设置相同，视频直播信号采集端的计算机IP地址根据直播地点不同而改变，不是固定的，图7中“LIVE”发布点，即是建立好的直播发布点。

Windows Media Services服务器最终设置结果如图7。

5.通过Web发布视频服务公告

成功创建了点播、转播、直播发布点后，为了让用户知道已发布的视频服务内容，方便用户点播、收看所需视频，应该创建发布公告告诉用户。在视频服务器上，利用Windows Media Services的“添加发布点向导”可以很容易创建公告文件（.asx）或网页（.htm）来发布公告，但以这种方式发布公告不够灵活。本系统中，利用Internet信息服务（IIS）管理器，将视频服务器同时配置为Web服务器，建立专门的视频服务网站，通过IP为210.45.168.38的网卡向校园网发布Web视频服务公告，Web页面如图8所示。页面发布的关键是在网页源文件中正确加入编辑链接语句，电视转播和现场直播的链接语句格式为：mms://流媒体服务器IP地址或域名/发布点名称，例如图8中“CCTV1（央视一套）”的超级链接可设置为mms://210.45.168.38/cctv1；视频点播的链接语句格式为：mms://流媒体服务器IP地址或域名/发布内容的文件夹/视频文件名，例如图8中电影“大灌篮”的超级链接可设置为mms://210.45.168.38/movie/dagl.wmv，dagl.wmv为对应的已转换为Windows Media格式的视频文件。

至此，多功能视频服务系统即实现，用户可通过访问视频服务网站，获取所需视频服务。

三、多功能视频服务系统的性能分析

1.网络带宽对视频服务系统的影响

网络带宽对视频服务系统的性能影响很大，在计划流式媒体部署时，要确保网络带宽大于视频内容的带宽要求。经实验测试，以视频内容的带宽不要超过网络带宽的60％为宜，按一个流媒体影视节目传输速率为500Kbps计算，本系统提供的1G带宽可满足1200人同时在线观看的要求。

2.服务器对视频服务系统的影响

除网络带宽外，服务器性能是影响视频服务系统性能的又一重要因素。本方案中，服务器集Web服务、Media Services服务和视频点播存储服务于一身，作为Web服务、Media Services服务器，按照上述的服务器硬件配置，基本可以满足1200人同时在线的要求。作为视频点播的存储服务器，服务可使用的硬盘存储容量为500G，假设20G用于系统分区，用于存储流媒体影视文件的硬盘空间则为480G，按每部影视300M计算，最多能存放约1600部影视文件。如需要存储更多的视频点播文件，在本系统基础上，增加一套存储系统，可实现更大视频文件的存储。

四、结束语

基于校园网的多功能视频服务系统，应用Windows Media流媒体技术，充分利用了已有的校园网硬件设施，具有实用性、高效性、投入少、维护简单的特点。校园网提供多种视频服务，丰富了校园网资源，提高了校园网的服务品质。

参考文献：

[1]刘淑梅.Windows Server2003组网技术与应用详解[M].北京:人民邮电出版社,2006

[2]沈建强,耿兆丰,邹轩.视频点播系统的设计与实现[J].计算机工程,2006(1).

[3]钱瑞莉.视频点播VOD系统在高校图书馆的应用[J].中国电化教育,2006(5).

[4]钟玉琢,向哲,沈洪.流媒体和视频服务器[M].北京:清华大学出版社,2003