视频点播技术在农村信息化建设中的应用

视频点播技术在农村信息化建设中的应用

曾慧敏 湖南交通工程职业技术学院计算机系 421001

在社会主义新农村建设中，农村信息化建设既是推进新农村建设的重要内容，也是统筹城乡发展的必然要求。视频点播系统以计算机或电视机作为显示设备，通过宽带I P网络为广大农村用户、企业用户提供高质量的点播、直播、电视上网、电子节目单（E P G）[1]、电子邮件收发等多种服务。广泛应用在农业科技培训、市场信息发布、卫生防疫、农村剩余劳动力教育培训、法制教育、党员培训、文化娱乐等诸多领域，为科技下乡服务提供了一种新的行之有效的途径，对我国农村信息化建设具有深远的现实意义。

1 我国农村信息化建设的内涵及现状

1.1 农村信息化建设的内涵

农村信息化是指通过加强农村广播电视网、电信网和计算机网等信息基础设施建设，充分开发和利用信息资源，构建信息服务体系，促进信息交流和知识共享，使现代信息技术在农村生产经营、公共服务、政务管理及生活消费等各个方面实现普及应用的程度和过程[2]。农村信息化的内容十分丰富，主要包括农村行业信息化、行政管理信息化、生活消费信息化、社会资源信息化等。不同历史发展阶段，农村信息化的内涵不同，目前的主要任务是促进农村经济和社会的协调发展[3]。由此可见，加快推进农村信息化建设，是覆盖我国现代化建设全局的战略举措，是贯彻落实科学发展观、全面建设小康社会、构建社会主义和谐社会的迫切需要，也是推动社会主义新农村建设的必然选择。

1.2 我国农村信息化建设现状

我国农村信息化建设起步较晚，但发展迅速。各部委先后启动和推进了农村信息化工程，如农业部的“金农”工程、商务部的“信福工程”和科技部的“星火计划”等[4]。经过几年的不懈探索，在基础设施方面，全国99.6%的行政村和91.7%的自然村已开通电话线路，除西藏、甘肃、青海外，其他省份均已实现“乡乡能上网”[3]。这些都为视频点播技术在农村信息化建设中的应用奠定了基础。

2 视频点播技术

视频点播技术是随着计算机技术和通信技术的发展，综合了计算机技术、通信技术、电视技术和数字压缩技术而新起的一门综合性技术。视频点播(VOD，Video on Demand)，作为一种交互式多媒体通信业务，改变了人们传统的被动地收看电视的方式，满足了人们“想看什么就看什么，想什么时候看就什么时候看”的愿望[5]。农民朋友通过它可以足不出户，就获取影视节目、农资价格、科技服务、农业天气等服务信息。目前，视频点播系统有两种比较流行的服务模式:集中式服务模式与分布式服务模式。

图1 集中式内容服务模式

2.1 集中式服务模式

当前，大多数VOD系统采用的是集中式服务模式，在这种模式下，由数据中心的视频服务器集中为所有用户提供服务，如图1所示。这一模式最突出的优点是实现和管理简单，在用户数量不多的小规模应用上有一定的优势。但是集中式的结构也限制了其扩展性，受到网络带宽、服务器性能等影响，所能提供的并发流有一定的上限，无法适应大规模的应用。在业务运作、服务质量上都有许多问题，严重限制了宽带流媒体业务的发展。

2.2 分布式服务模式

图2 分布式内容传送模式

图3 农村视频点播系统整体结构图

分布式服务模式包括中心机群和若干个边缘服务器两部分，中心机群负责内容的统一管理、维护和运营，边缘服务器负责就近为用户提供内容。通过分发策略将数据中心的视频数据预先发布到与用户最近的边缘服务器上，就近为用户服务，最大限度地消除网络对服务质量的影响，避免网络拥塞，从而保证Q o S（Quality of Service），其模型如图2所示。

3 视频点播系统在农村信息化建设中的应用

由于我国农村地域辽阔，信息化服务的面广量大，而农村基层信息服务人员往往存在技术跟不上，内容更新慢，维护难的问题。而分布式模式由中心媒体服务器统一调度、负载均衡，将内容分发到边缘，合理分配网络资源，节省了骨干网络带宽，降低了网络拥塞与时延，同时也大大降低了层层建站、层层维护的成本和人力，避免了重复建设。因此本系统依托现有宽带网络，采用基于Web的分布式结构，整个系统分为节目采编系统、服务器系统、网络系统、客户端系统共四大部分，通过Internet与VOD控制中心和其他的子控制中心进行数据交流，操作界面采用统一的W e b界面。其中服务器系统按模块的物理部署又可分为一级平台和二级平台，系统整体结构如图3所示。

3.1 节目采编系统

该系统由节目录入工作站和视频输入设备组成，主要完成视频节目的编辑及制作，并将各种形式的片源通过压缩存储到中心流媒体服务器的节目库中。节目源可来自VCD影碟机、DVD影碟机、磁带录像机和其他标准A V信号输出设备。所有的视频资料及多媒体课件全部放置在中心流媒体服务器上，通过VOD系统实现视频点播。

3.2 服务器系统

根据分布式结构的设计思想，服务器系统分为一级平台和二级平台。一级平台包括门户服务器、中心流媒体服务器、信息采集服务器、图文信息服务器；二级平台包括边缘流媒体服务器和直播服务器。

3.2.1 一级平台

（1）门户服务器P S（P o r t a l Server）

门户服务器主要负责机顶盒用户接入、身份验证、用户界面管理和服务器访问策略定义等功能，采用RAID1磁盘镜像技术，充分保证了用户数据的安全性。当用户点播某个节目时，门户服务器会依据访问策略表自动指定其对应的边缘流媒体服务器为其提供点播服务。

（2）中心流媒体服务器C M S（Center Media Server）

中心流媒体服务器包含节目库系统和节目分发系统，具有节目存储、转发、视频服务等功能。并配备有磁盘阵列柜系统，能满足较长一段时间的节目存储和分发需要。其节目分发功能受控于节目分发系统，由节目分发系统协调中心流媒体服务器向边缘媒体服务器提供图文信息、视频节目等内容资源。

（3）信息采集服务器IAS（Information Acquisition Server）

信息采集服务器采用Linux操作系统和Oracle数据库管理系统，能够为用户提供灵活高效的信息采集服务。例如可以分时段统计最高点播次数；统计用户的收费情况和分月统计总收入等。

（4）图文信息服务器CIS（Chart Information Server）

图文信息服务器包含电视版图文信息网站和格式转换系统两部分，主要提供丰富的图文信息内容，适合于机顶盒用户使用的电视版网站；通过格式转换系统，将大量的农业网站进行格式转换，更易于机顶盒用户浏览，最大限度的达到资源共享。

3.2.2 二级平台

（1）边缘流媒体服务器E M S（Edge Media Server）

边缘媒体服务器主要提供点播服务，它受控于用户管理服务器，由用户管理服务器指定它给终提端供视频流服务。

（2）直播服务器L S（L i v i n g broadcast Server）

节目直播系统采用单播的方式实现直播以适应网络现状，单台直播服务器可以同时向500个终端接收站点提供直播服务。

3.3 网络系统

网络系统负责传输从服务器到用户的媒体流和控制流。包括具有交换功能的主干网络和宽带接入网络两部分，由VOD业务接入点的设备将这两部分连接起来。业务接入点主要完成按用户指令建立一条视频服务器到用户的宽带通道。因为网络系统负责视频信息流的实时传输，所以是影响连续媒体网络服务系统性能极为关键的部分[6]。同时，VOD系统的网络部分投资巨大，故而在设计时不仅要考虑当前的媒体应用对高带宽的需求，而且还要考虑将来发展的需要和向后的兼容性。

3.4 客户端系统

客户端最基本的功能是将通过网络接收到的视频数据缓存在本地，对所收到的数据包进行整理，对压缩的视频数据进行解码，并通过显示设备播放出来。同时客户端还需向服务器传送用户在视频播放过程中的操作，如快进、暂停等，由服务器对传输状态进行控制。另外，在接收视频数据过程中，客户端还要持续地向服务器发出反馈信息，帮助服务器对当前的服务状况和网络传输状况做出判断。

3.5 系统特点与优势

（1）全局负载均衡，稳定性好

该系统可做到全局负载均衡，当系统的门户服务器PS接收到用户的请求消息后，系统会根据边缘流媒体服务器EMS负载等情况按特定的算法选择一个最优的边缘服务器为用户服务。在最优的EMS出现故障时，PS可将用户请求调度到一个次优的EMS上进行服务，从而保证了服务的稳定性。

（2）内容推送边缘，提高质量

由于我国农村地域广，地形复杂，因此将内容预先传送到网络边缘是一种非常有效的方案，可以大大降低了影响用户视频质量的三个因素:距离、拥塞、往返，从而保证用户服务质量。

（3）内容集中管理，易于维护

内容的存储管理通过中心流媒体服务器CMS进行统一管理，并集中存储在数据中心的存储网络，并负责整个系统中内容的分发、修改、删除和刷新等工作，降低了农村基层信息人员的维护和更新工作量。

（4）安全体系完善，保证安全

系统采用硬件防火墙和软件防火墙技术，保证访问安全性，具备防病毒和防入侵自动检测处理；采用集中的身份识别和认证系统，避免非法用户访问；对用户口令等敏感数据信息均采用AES加密方式，提高解密成本；Web页面均采用加密方式存储，避免以明文存储时被人恶意更改；采用CGL标准的Linux操作系统，具备系统安全性。

4 结束语

目前，我国正处在传统农业向现代农业的转型期，不同地区、不同地域发展很不平衡。农村的特殊性、复杂性决定了农村信息化是一个长期而艰巨的过程，但信息化手段和成果的应用无疑将加速这一进程。随着国家对农村信息化建设的扶持和投入，视频点播技术一定能让更多的农民朋友实现信息的共享，有效改善广大农民的生活品质，推动农村经济新的增长。

[1] 白 芳.网络视频点播技术在信息资源化建设中的应用[J].中国信息导报.2006.5

[2] 李道亮.中国农村信息化发展报告(2008)[J].中国信息界.2009.1∶72.

[3] 新农村的信息化建设再思考[OL] http∶//www.ciotimes.com/cio_chanel/ improving2/improving200902121025.html 2009-02-12

[4] 高彦军.河北网通农村信息化建设策略研究[D].北京交通大学.2008.5

[5] 黄永恒.基于流媒体技术的数字化社区VOD系统设计[D].湖南大学.2007.6

[6] 郝明哲.视频点播系统关键技术研究[D].天津大学.2006.6

The Application of the Video on Demand Technology in Rural Informationization Construction

Zeng HuiMin
Department of Computer,Journal Of Hunan Technical College Of Communications & Engineering, Hengyang, 421001,China

农村信息化建设是加快建设现代农业、繁荣新农村经济的迫切要求。视频点播技术的应用，让广大农民朋友足不出户，就能获取科技服务、农资信息、影视节目等服务信息。本文分析了目前两种比较流行的视频点播系统的服务模式，提出了基于Web的分布式视频点播系统模型，并详细阐述了该系统的实施方案及其优势。

视频点播; 农村信息化; VOD

The rural informatization construction is to accelerate the construction of modern agriculture, the prosperity of the new rural economic demands.The application of the video on demand technology,make many farmer friends can obtain technological service, writes information services, films, TV programmes indoors.The paper analyzes two popular video vod system at the moment, put forward video ordering system model of distributed based on Web,and discusses the implementation scheme of system and its advantages.

video on demand; fural informatization;VOD

S126

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.152

衡阳市科学技术局科技计划项目，项目编号:2009KS26

曾慧敏(1974-），女，湖南衡阳人，硕士，湖南交通工程职业技术学院计算机系多媒体教研室主任，讲师，主要研究方向为多媒体技术。