流媒体技术在校园网点播系统环境改造的应用

王少炳

摘要：随着计算机网络知识的日益普及，学校校园网对于推进基础信息平台建设、现代信息技术教学改革都具有举足轻重的作用。该文中以澄海职教建设基于校园网视频点播系统为背景，探索升级优化基于校园网的视频点播系统。

关键词：校园网；视频点播；网络优化

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）13-0214-02

1 概述

随着多媒体技术、通信技术和大容量存储技术的发展，建立基于校园网的网络教学平台已经成为网络教育的技术基础。相比传统电化教学教学效果差的弊端，网络教学平台利用视频点播系统中，极大地改善了教学效果，成为学校搭建教学平台的主流。

基于校园网络视频广播系统的建设，要充分利用现有的校园网络资源，建立一个稳定、安全、可靠、流畅的数据流，清晰的画面的网络直播平台，加强校园网络的教学功能，深化教育信息化建设。

2 基于校园网的视频直播系统应用需求分析

基于校园网的视频广播平台建设，应该有以下几个特点：

1）课堂直播，让所有的学生有机会学习不同专业、不同学科的课程；同时将课堂过程录制到文件中，通过点播可以使学生重温讲课内容。

2）会议讲座直播，可以让更多的教师和学生了解活动，获取信息，不受场地空间限制，扩大受众范围。

3）大型校园活动直播，可以丰富校园文化，陶冶学生情操。

4）校园视频新闻发布，学校的老师和学生可以通过新闻了解最新动态，并加强学校宣传，拓展校际交流。

3 基于校园网的视频直播系统改造的必要准备

对现有设备网络进行详细的环境分析，为系统改造提供依据。对于分配信息点应根据学校办公室和房间需要遵循的标准，作出合理安排。

1）现有网络分布

澄海职业技术学校本校区建设用地158亩，建成校舍建筑面积6.7万平方米。校内共七座建筑构成，其中学生宿舍、食堂暂时不布置网络，办公楼、理工部教学楼、财商部教学楼、艺文部教学楼四座建筑每座分布有120个信息点，实训楼有775个信息点，合计共有1255个信息点

2）结合网络拓扑结构，提出改造方案

网络拓扑结构描述了各网络设备之间的互联的物理布局，合理规划网络结构，能提高网络通信效率，保证信息安全，对网络建设和管理维护至关重要。我校采用千兆核心，百兆汇聚，百兆到桌面的三层交换拓扑结构。学校采用双出口与外网连接，现以20Mbps带宽光纤接入本地的基础教育网络，10Mbps带宽光纤接入CHINANNET（中国电信网），通过防火墙后连接到作为核心层的三层交换机H3C S3126。核心层增加光电转换器，通过光纤与各汇聚层交换机连接，实现信号长距离传输；汇聚层采用可网管二层交换机，划分VLAN，实现广播风暴的抑制和网络的管理。接入层采用普通交换机，连接各信息点客户端。

澄海职业技术学校网络拓扑图如图 1所示。

3）准确诊断出校园网存在问题，找出网络改造重点。

校园网建设初期，基于网络的教学和办公刚刚起步，为节省网络建设投资，校园网仅以文档文件共享为主进行流量估算，并在此基础上设计并购置设备。如今面对“数字化校园”的快速推进，已难以满足现今要求，主要表现为骨干网络带宽小、网络设备性能低、流量控制不合理。

4 基于校园网的视频直播系统制订科学合理改造方案

现有网络环境对视频系统带宽的需求，以及互联网信息传播的快速增长，均存在着严重制约。基于现有的网络环境，以及对现有资产的保护，并考虑适当的前瞻性原则，制订改造计划，对现有的网络设备进行升级。

1）对性能不符合网络应用需求的主要设备，采取升级更换的方法

校园网核心交换机性能严重不足，通过筛选，购买一款高性能的千兆交换机进行升级换代。针对办公楼信息点以文件共享和在线办公为主，视频点播的需求相对较少，因此可将升级换代后退换的核心交换机下移至办公楼作为汇聚层交换机，增强办公楼的汇聚层交换机性能水平，而且还实现了保护现有资产。

对于其他的校园网汇聚层交换机，因为也有端口的速度和其他性能瓶颈，所以采取相同的升级换代的改造方式，以提高交换机性能。升级后，将原来的汇聚层替换下来的交换机，移到接入层继续使用。

2）确定视频直播系统组建拓扑结构

①通过各种视频采集设备，如摄像机，DVD机，解调器等，把模拟视频信号转换为数字信号提供给非线编和直播系统。

非线性编辑系统是负责添加过渡效果，添加标题，添加徽标和其他编辑，并生成最终图像信号。

②直播系统负责视频流的传输和控制，汇集各种视频流，传递给后端的服务器。对于那些无需编辑的视频流，如公共电视信号，直播系统还可以直接发布视频流到校园网，降低发布服务器流量，实现负载均衡。

③发布服务器负责发布视音频流到校园网。一般架设在中心机房，靠近核心交换机。发布服务器接受直播系统传来的不同视音频流，建立相应的发布点，并在校园网内采用组播方式，尽可能提高输出带宽的利用率，减少网络瓶颈。发布服务器通过创建多个发布点，实现多频道播放，既可以直播也可以点播。客户选择不同的发布点，就可观看不同频道的内容。

对于点播内容，发布服务器通过建立对应的点播发布点，读取存储服务器中相应的流媒体文件，实现视频点播与发布管理。

3）安装配置基于校园网的视频直播系统

系统中直播工作站采用HVC400 MPEG-4硬件压缩卡配套NOWSTREAM直播软件作为视频源的采集编码及直播，流媒体服务器采用Windows Media Services 作为流媒体发布及管理软件。

NOW STREAM直播软件支持的直播方式有三种：方式一，利用本机做成服务器，进行WMV直播；方式二，利用本机做成服务器，配合Media Service进行“拉”传递；方式三，把WMV流推到WMS发布服务器上，做“推”传递。其中，方式一是一种简易单播形式；方式二和方式三可运行单播，也可运行多播。

5 网络管理方法

先进的设备必须配合先进的管理和维护方法，才能够发挥最大的作用。所以，选择的网络设备必须能够支持常用的网络管理协议和多种网络管理软件，以便于管理人员的后期维护维修。

1）网络监控选型

网络监控使用交换机自带H3C智能管理中心。智能管理中心具有网络流量分析组件，提高了校园网流量监控的效率。该组件出来记录流量数据，还能根据用户需求自动生成各类报表，让用户直观了解网络情况，通过各种基线和趋势图表，快速诊断网络故障，疏导流量消除瓶颈。通过对流量数据的深度挖掘分析，协助用户优化网络结构。通过流量异常检测和集中管理，更准确得识别安全事件，及时消除隐患和威胁。

2）网络配置管理

VLAN由网络管理组件的VLAN智能管理中心统一规划，集中管理。通过网管协议，实现VLAN的集中统一管理。同时VLAN管理组件还提供了VLAN拓扑功能，可以直观的查看到校内网络划分情况。

澄海职业技术学校VLAN采用直观合理的划分原则，各部门划分对应VLAN。校园网核心网络独立划分VLAN；学校敏感信息（如：财务部门）划分一个VLAN；网络中心则根据服务器分群组，不同功能群划分不同的VLAN，实现不同的安全策略和措施。

其中，服务器群VLAN2只对外开放提供服务所需端口，其他端口一律关闭并限制用户访问。办公楼各处室VLAN互相独立，根据需要配置访问权限。三个教学部的内部VLAN设置互通，方便共享教学资源。实训楼各个VLAN设置互通，方便机房办公室管理各机房。电大分校区单独设置一个VLAN。

3）流量控制管理

流量控制软件同样采用交换机自带的H3C智能管理中心，通过智能管理中心QoS管理组件来实现流量控制。在QoS管理组件，管理员可以配置多种流量分类和策略，并与设备接口或VLAN绑定形成QoS方案。

QoS管理组件可以将QoS方案部署到设备上，从而改变设备上的QoS配置；设备上的现有QoS可以被配置为读取并保存为QoS方案，以便于后续的配置升级和维护。

6 网络运行效果

学校租用20M电信光纤，使校园网有足够的出口带宽，保障内外网能进行流畅的互访。校园网内部采用分层网络，配合高性能交换机，实现千兆骨干，百兆到桌面，网内拥有充裕带宽，保障网内各种信息能够高速传递，可支撑更多高带宽要求应用。满足内网一千三百多个用户的网络使用需求。

安全性方面，通过交换机、防火墙划分VLAN，隔离网络，实现网络传输数据的安全和保密。并在校园网的每个台式机上要安装台式机的反病毒软件，在服务器上要安装基于服务器的反病毒软件，进行病毒检查扫描，检查网页、电子邮件等数据中的病毒。及时删除病毒，抑制病毒传播。再有，定期进行数据备份。对服务器重要的数据备份在服务器的其他存储介质上。保障数据不受病毒等不安全因素破坏。

7 总结

随着网络技术的不断升级进步，校园网对学校的教育正产生越来越大的影响，不仅在技术上能让学生接受到丰富多彩的教学资源，提高学习效率，更重要的是改变了传统的教学，促进的教学思想和教学观念的转变。通过本次校园网的改造，丰富了我们的教学手段和方式，更多更新的教学方法正在酝酿，这必将推动我校的教学改革与创新。

参考文献：

[1] 朱理森， 张守连 . 计算机网络应用技术[M]. 北京：专利文献出版社， 2001.

[2] 杨家海. 网络管理原理与实现技术[M].北京： 清华大学出版社， 2000 .

[3] 谢希仁. 计算机网络[M]. 5版 . 北京： 电子工业出版社， 2013.

[4] 崔亚峰， 刘邦奇. 校园网建设纲要[N]. 计算机世界日报， 1999-06 -21.