劉亞輝　李海洋

摘要:流媒體技術(shù)的出現(xiàn),在一定程度上使互聯(lián)網(wǎng)傳輸音視頻難的局面得到改善。流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)媒體傳輸技術(shù)的一次重要飛躍,它的影響力將是巨大的,它的前景也是無限光明的。正如每一次技術(shù)革命都帶來人類社會(huì)的質(zhì)的改變,媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)也會(huì)給媒體傳輸?shù)陌l(fā)展帶來強(qiáng)大的動(dòng)力。

關(guān)鍵詞:流媒體 流媒體服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引言

流媒體簡單地說就是應(yīng)用流式傳輸技術(shù)在Internet/Intranet上傳輸?shù)倪B續(xù)時(shí)基媒體,如:音頻、視頻或多媒體文件。流式媒體在播放前并不下載整個(gè)文件,只將開始部分內(nèi)容存入內(nèi)存,流式媒體的數(shù)據(jù)流隨時(shí)傳送隨時(shí)播放,只是在開始時(shí)有一些延遲。流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸。流式傳輸主要指通過網(wǎng)絡(luò)傳送媒體(如視頻、音頻)的技術(shù)總稱。其特定含義為通過Internet將影視節(jié)目傳送到PC機(jī)。流媒體技術(shù)是包含了采集、編碼、傳輸、儲(chǔ)存、解碼等多項(xiàng)技術(shù)的綜合技術(shù)。

1 流媒體設(shè)計(jì)

1.1 流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)——流式傳輸 流式傳輸?shù)亩x很廣泛,現(xiàn)在主要指通過網(wǎng)絡(luò)傳送媒體(如視頻、音頻等)的技術(shù)總稱。特定含義為通過INTERNET將影視節(jié)目傳送到PC機(jī)。實(shí)現(xiàn)流式傳輸有兩種方法:順序流式傳輸和實(shí)時(shí)流式傳輸。

1.1.1 順序流式傳輸 順序流式傳輸是順序下載,在下載文件的同時(shí)用戶可觀看在線媒體,在給定時(shí)刻,用戶只能觀看已下載的那部分,而不能跳到還未下載的前頭部分,順序流式傳輸不象實(shí)時(shí)流式傳輸在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度做調(diào)整。由于標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器可發(fā)送這種形式的文件,也不需要其他特殊協(xié)議,它經(jīng)常被稱作HTTP流式傳輸。

順序流式傳輸比較適合高質(zhì)量的短片段,如片頭、片尾和廣告,由于該文件在播放前觀看的部分是無損下載的,這種方法保證電影播放的最終質(zhì)量。這意味著用戶在觀看前,必須經(jīng)歷延遲,對較慢的連接尤其如此。

順序流式文件是放在標(biāo)準(zhǔn)HTTP或FTP服務(wù)器上,易于管理,基本上與防火墻無關(guān)。順序流式傳輸不適合片段和有隨機(jī)訪問要求的視頻,如:講座、演說與演示。它也不支持現(xiàn)場廣播,嚴(yán)格來說,它是一種點(diǎn)播技術(shù)。

1.1.2 實(shí)時(shí)流式傳輸 實(shí)時(shí)流式傳輸總是實(shí)時(shí)傳送,特別適合現(xiàn)場事件,也支持隨機(jī)訪問,用戶可快進(jìn)或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容。理論上,實(shí)時(shí)流一經(jīng)播放就不會(huì)停止,但實(shí)際上,可能發(fā)生周期暫停。

實(shí)時(shí)流式傳輸必須匹配帶寬連接,這意味著在以調(diào)制解調(diào)器速度連接時(shí)圖象質(zhì)量較差。而且,由于出錯(cuò)丟失的信息被忽略掉,網(wǎng)絡(luò)擁擠或出現(xiàn)問題時(shí),視頻質(zhì)量很差。如欲保證視頻質(zhì)量,順序流式傳輸也許更好。實(shí)時(shí)流式傳輸需要特定服務(wù)器,如QuickTime Streaming Server、Real Server與Windows Media Server。這些服務(wù)器允許你對媒體發(fā)送進(jìn)行更多級別的控制,因而系統(tǒng)設(shè)置、管理比標(biāo)準(zhǔn)HTTP服務(wù)器更復(fù)雜。

實(shí)時(shí)流式傳輸還需要特殊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,如:RTSP(Realtime Streaming Protocol)或MMS(Microsoft Media Server)。這些協(xié)議在有防火墻時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題,導(dǎo)致用戶不能看到一些地點(diǎn)的實(shí)時(shí)內(nèi)容。

1.2 基于J2EE的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)采用J2EE架構(gòu),采用跨平臺(tái)JAVA語言開發(fā),采用Oracle9i.為本系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫.本方案配置的系統(tǒng)為:WebSphere5.0十Oracle 9i.數(shù)據(jù)組織和展現(xiàn)形式都是XML格式來完成。為了在大多數(shù)瀏覽器上(lE和Netscape)正確顯示,系統(tǒng)在服務(wù)器端將XML與XSLT進(jìn)行裝配,生成HTML.當(dāng)用戶訪問系統(tǒng)時(shí),首先經(jīng)過Filter的過濾,Filter會(huì)檢查是否需要Session驗(yàn)證,如果用戶通過Session驗(yàn)證,則允許用戶訪問;如果用戶沒有通過驗(yàn)證,則直接拒絕用戶訪問。用戶提交的訪問請求通過Filter驗(yàn)證以后,進(jìn)入JSP頁面處理。JSP獲取必要的參數(shù)以后,調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層的業(yè)務(wù)邏輯函數(shù)進(jìn)行處理。業(yè)務(wù)邏輯層在必要的時(shí)候通過數(shù)據(jù)庫對象映射系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)中,業(yè)務(wù)邏輯層以上的層面上絕不出現(xiàn)任何與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的操作。所有的操作均在數(shù)據(jù)庫映射層面上完成。因此在更換數(shù)據(jù)庫的時(shí)候就不會(huì)對業(yè)務(wù)邏輯造成傷害。業(yè)務(wù)邏輯層處理好以后,將處理結(jié)果返回給Jsp頁面,Jsp頁面將結(jié)果按照要求,組裝成XML或者HTML,然后提交給Filter. Filter根據(jù)參數(shù),決定是否將結(jié)果與XSLT樣式文件進(jìn)行裝配,形成最終的HTML,并提交給用戶。J2EE應(yīng)用程序可以是基于web方式的,也可以是基于傳統(tǒng)方式的。

2 流媒體服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 流媒體播放系統(tǒng)設(shè)計(jì) 整個(gè)流媒體播放系統(tǒng)所包含的功能包括:流媒體直播、流媒體點(diǎn)播的支持。流媒體播放系統(tǒng)的管理內(nèi)容包括直播點(diǎn)播管理、內(nèi)容維護(hù)、廣告管理、統(tǒng)計(jì)分析、內(nèi)容發(fā)布、資費(fèi)管理等。

2.2 CDN組成及其基本工作原理 一個(gè)典型的CDN由以下幾個(gè)要素組成:①本地負(fù)載均衡。②全局負(fù)載均衡及策略調(diào)度。③帶寬與QOS質(zhì)量管理。④分布式存儲(chǔ)與分發(fā)管理系統(tǒng)。

2.3 CDN總體結(jié)構(gòu) 在整個(gè)CDN網(wǎng)絡(luò)解決方案中,CDN系統(tǒng)通過接收用戶請求,監(jiān)測Cache,從而選擇一個(gè)最健康的Cache為用戶提供服務(wù),整個(gè)系統(tǒng)分GSLB,Monitor,Console三大模塊,它們之間保持著一個(gè)松散禍合的關(guān)系,彼此之間通過SOAP協(xié)議進(jìn)行通信,從而構(gòu)成一個(gè)整體。GSLB模塊:GSLB主要完成為用戶請求引導(dǎo),選擇一個(gè)最好的Cache為用戶提供內(nèi)容服務(wù),主要功能有:用戶請求接入、最佳服務(wù)選擇處理、服務(wù)狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)緩存處理、業(yè)務(wù)日志處理功能。Console模塊:Console主要完成基礎(chǔ)信息維護(hù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢,主要功能有:基礎(chǔ)信息維護(hù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢、配置信息發(fā)布。Monitor模塊:Monitor功能模塊主要完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯總,主要功能有:業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯總、服務(wù)監(jiān)測報(bào)等。

2.4 負(fù)載均衡系統(tǒng)設(shè)計(jì) 全局負(fù)載均衡的設(shè)計(jì)涉及到就近性判斷、重定向機(jī)制和流量分配策略等問題。

3 服務(wù)器性能

隨著流媒體規(guī)模的擴(kuò)大,流媒體服務(wù)器的性能成為制約流媒體服務(wù)擴(kuò)展能力的重要因素。流媒體服務(wù)器性能的關(guān)鍵指標(biāo)是流輸出能力和能同時(shí)支持的并發(fā)請求數(shù)量。影響流媒體服務(wù)器性能的因素很多,包括CPU能力,I/O總線,存儲(chǔ)帶寬等。通常,單個(gè)流媒體服務(wù)器的并發(fā)數(shù)都在幾百以內(nèi),因此,為了具有更好的性能,目前的高性能流媒體服務(wù)器都采用大規(guī)模并行處理的結(jié)構(gòu),例如采用超立方體的結(jié)構(gòu)將各個(gè)流媒體服務(wù)單元連接起來。還有一種方法是采用簡單的PC集群的方式,這種方式下多個(gè)PC流媒體服務(wù)器用局域網(wǎng)連接,前端采用內(nèi)容交換/負(fù)載均衡器將流媒體服務(wù)的請求分布到各個(gè)PC媒體服務(wù)單元。后一種方式性能較前一種方式低,但是成本低,容易實(shí)現(xiàn)。

4 項(xiàng)目結(jié)論

在學(xué)校的校園網(wǎng)環(huán)境中,每一臺(tái)微機(jī)均能訪問筆者所做的流媒體服務(wù)器并能較流暢地播放“點(diǎn)播單播”、“廣播單播”、“多播廣播”等媒體流,并發(fā)訪問的客戶端在20臺(tái)以內(nèi)為宜。

4.1 針對多角色參與運(yùn)營的需求,采用J2EE開發(fā)專門的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng),提高了大量用戶并發(fā)的情況下,系統(tǒng)的處理能力。同時(shí)為下一步的開發(fā)和移植提供了便利。

4.2 單點(diǎn)式的節(jié)點(diǎn)無法滿足大規(guī)模服務(wù)的需求。因此,研究中提出了建設(shè)分布式的流媒體服務(wù)網(wǎng)絡(luò),以CDN的方式進(jìn)行用戶的全局引導(dǎo)和內(nèi)容分發(fā)調(diào)度。通過將用戶引導(dǎo)到最近的可用節(jié)點(diǎn)的方式,滿足用戶的服務(wù)請求,降低了網(wǎng)絡(luò)狀況對用戶所能得到的服務(wù)質(zhì)量的影響。

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