基于P2P流媒體的校園VOD系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

王宇賓 薄靜儀 劉西印

(1.河北科技師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息科技學(xué)院，河北 秦皇島066004；2.河北科技師范學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，河北 秦皇島066004)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，流媒體應(yīng)用得到了迅速的推廣，給人類的生產(chǎn)、生活方式及工作方式帶來了巨大變革，同時也給高職教育模式帶來了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，許多高職院校開始建設(shè)自己的視頻點播系統(tǒng)，全方位服務(wù)于學(xué)校教學(xué)、數(shù)字圖書館、校園新聞點播、校園娛樂點播等學(xué)習(xí)、生活及娛樂各種領(lǐng)域，以促進(jìn)基于網(wǎng)絡(luò)資源的研究式學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)探究學(xué)習(xí)以及創(chuàng)新教育。

流媒體應(yīng)用由于具有占用時間長，帶寬要求高，QoS要求嚴(yán)格等特性，若采用傳統(tǒng)中心式的服務(wù)，無法滿足流媒體服務(wù)大規(guī)模的應(yīng)用要求，能否保證服務(wù)質(zhì)量也成為了一個大問題。P2P技術(shù)打破了傳統(tǒng)的C/S模式，網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點既充當(dāng)服務(wù)器，給其他節(jié)點提供服務(wù)，同時也享受其他節(jié)點提供的服務(wù)，實現(xiàn)帶寬、存儲和計算機(jī)資源的共享。

本文側(cè)重于利用P2P流媒體技術(shù)，對現(xiàn)存的多媒體課件即哥們學(xué)科的精品課進(jìn)行數(shù)字化整合，把各類視頻資源按類型或?qū)W科等進(jìn)行分類存放管理，瀏覽查詢，在線播放，形成一個集各類信息資源為一體的資源庫平臺。該資源平臺以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，基于標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP架構(gòu)，采用高性價比的服務(wù)器作為前段視頻服務(wù)器，采用以PC作為網(wǎng)絡(luò)用戶接入重點，并集成節(jié)目管理、用戶管理等軟件模塊及相關(guān)配套產(chǎn)品，提供符合學(xué)校特點的、低成本的整體解決方案。

該系統(tǒng)是基于P2P流媒體的青島酒店管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園網(wǎng)的在線視頻點播系統(tǒng)，主要是面向全校一萬兩千多名師生的點播需求。點播分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)兩個部分，局域網(wǎng)能夠訪問所有的教育資源、電影、電視劇、視頻講壇及各種文體綜合節(jié)目；廣域網(wǎng)只能夠訪問精品課程，遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)資源。

整個VOD系統(tǒng)分為前臺客戶端WEB頁面顯示和后臺服務(wù)器端系統(tǒng)支持兩大部分。前臺客戶端WEB頁面顯示部分支持Media Player和Real Player等各種流媒體視頻格式的在線點播。后臺服務(wù)器端系統(tǒng)支持部分是給系統(tǒng)管理員和操作員使用，系統(tǒng)管理員可以設(shè)置各項系統(tǒng)參數(shù)、查詢系統(tǒng)使用情況、各個視頻的點擊率和對操作員進(jìn)行管理。操作員主要通過此后臺系統(tǒng)對視頻數(shù)據(jù)添加、刪除等進(jìn)行維護(hù)。

1 前臺客戶端功能

前臺客戶端WEB頁面顯示子系統(tǒng)的功能主要包括頁面顯示、用戶登錄、視頻查詢、在線點播、現(xiàn)場直播和在線付費六部分。

1.1 頁面顯示

其表現(xiàn)形式就是WEB頁面，該頁面提供各類教學(xué)視頻和視頻等資源的圖片說明、文字介紹和在線播放。能為觀眾提供操作方便、結(jié)構(gòu)清晰、外觀時尚的點播平臺，并且能夠兼容IE6、IE7以及邀游等多種瀏覽器。

1.2 用戶登錄

該系統(tǒng)僅為遠(yuǎn)程教育學(xué)員提供視頻點播服務(wù)，因此學(xué)員用戶必須首先注冊為系統(tǒng)會員，非注冊會員或未進(jìn)行登錄的用戶在訪問過程中，系統(tǒng)應(yīng)能夠進(jìn)行相關(guān)提示，成功登錄后的用戶可以維護(hù)自己的資料信息。

1.3 視頻查詢

隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中各類視音頻數(shù)據(jù)的日益增多，不可能將所有視頻信息在一個頁面一個類中完全顯示，同時，不同學(xué)生在視頻資源的選擇上也各有側(cè)重，因此我們需要提供一個完善的視頻資源搜索功能，具體的搜索條件包括視頻名稱、格式、上傳時間和點擊率排行等。系統(tǒng)同時支持最熱門的點播視頻排行、最近上傳的視頻按順序出現(xiàn)和首頁醒目位置推薦功能。

1.4 在線點播

注冊用戶找到自己喜歡的視頻后，可以根據(jù)本機(jī)安裝插件、網(wǎng)絡(luò)帶寬的情況，點播相應(yīng)格式、速率的視頻。

1.5 現(xiàn)場直播

通過轉(zhuǎn)播臺，將錄像機(jī)給出的信號畫面導(dǎo)入進(jìn)直播系統(tǒng)，然后通過校園網(wǎng)絡(luò)發(fā)布出去，在校內(nèi)能夠上網(wǎng)的計算機(jī)都可以看到現(xiàn)場直播。

1.6 在線付費

本系統(tǒng)支持對于校外學(xué)習(xí)者的在線付費功能，對于社會上得學(xué)習(xí)者在線付費后，可以獲得在線分享教學(xué)視頻、網(wǎng)絡(luò)多媒體課件等相關(guān)資源。

2 后臺服務(wù)器端支持子系統(tǒng)的功能

主要包括系統(tǒng)使用情況監(jiān)控、系統(tǒng)管理、視頻數(shù)據(jù)/信息管理、非線性編輯系統(tǒng)四部分。

2.1 系統(tǒng)使用情況監(jiān)控

管理員(Adminstrator)可以監(jiān)控在線用戶數(shù)量、在線用戶的IP地址、視頻點播情況等。

了解系統(tǒng)使用情況。

2.2 系統(tǒng)管理

管理員登錄后，可以進(jìn)行操作員管理、用戶管理、視頻帶寬管理、視頻分類管理與視頻服務(wù)器地址等管理操作。

2.3 視頻數(shù)據(jù)/信息管理

操作員(Operator)登錄后，可以進(jìn)行視頻上傳、刪除、視頻信息修改、圖片上傳、刪除、用戶反饋信息處理等操作。然后通過后臺管理頁面將視頻文件添加到VOD系統(tǒng)當(dāng)中。該功能也包含普通的新聞和公告發(fā)布，可以再VOD客戶端的主頁面發(fā)布相關(guān)的熱點新聞和系統(tǒng)公告。

2.4 非線性編輯系統(tǒng)

將錄制好的模擬信號視頻節(jié)目轉(zhuǎn)換成流媒體格式的文件。非線性編輯系統(tǒng)將傳統(tǒng)的電視節(jié)目后期制作系統(tǒng)中的切換機(jī)、數(shù)字特技、錄像機(jī)、錄音機(jī)、編輯機(jī)、調(diào)音臺、字幕機(jī)、圖形系統(tǒng)等設(shè)各集成于一臺計算機(jī)內(nèi)。用計算機(jī)來處理、編輯圖像和聲音，再將編輯好的視音頻信號輸出，通過錄像機(jī)錄制在磁帶上或者直接生成視頻文件。本系統(tǒng)主要是用于P2P流媒體的校園VOO系統(tǒng)，所以直接通過非線性編輯生成流媒體格式的視頻文件即可。

在對用戶的需求進(jìn)行調(diào)研后，將視頻點播系統(tǒng)從下至上劃分為“管理層”、“數(shù)據(jù)層”和“客戶層”3層結(jié)構(gòu)。

其中，最底層管理層主要解決節(jié)日制作、發(fā)布和維護(hù)等功能，操作對象是視頻服務(wù)器維護(hù)的管理員。具體功能包括上傳制作完成的視頻文件、節(jié)目分類管理以及瞢趣員根據(jù)需要添加、修改和刪除視頻節(jié)目的基本信息(如節(jié)目期號、發(fā)布時間、內(nèi)容簡介等)的功能。

中間層數(shù)據(jù)層主要由“視頻信息庫”和“視頻文件庫”兩部分組成。用以儲存視頻文件和信息。其中，視頻信息庫用于儲存視頻節(jié)目的各類相關(guān)信息。視頻文件庫用于儲存視頻節(jié)日的視頻文件。

最上層用戶層的設(shè)計服務(wù)對象是收看節(jié)目的觀眾，所以用戶層界面設(shè)計必須考慮到應(yīng)用操作簡便、分類明確的要求。主要功能包括在線收看、用戶可進(jìn)行播放、暫停、全屏等操作；舊期節(jié)目重播、用戶根據(jù)需要重播舊期節(jié)目視頻檔案；以及節(jié)目內(nèi)容簡介功能，便于用戶了解節(jié)日內(nèi)容，收看自己感興趣的節(jié)目等。另外用戶可以通過留言本留下視頻點播要求，管理員通過留言本和用戶進(jìn)行交流，根據(jù)觀眾的需求來制作和尋找相應(yīng)的視頻資源。

本論文完成的是基于P2P流媒體的校園VOD視頻點播系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)，通過P2P流媒體技術(shù)實現(xiàn)的VOD視頻點播平臺，目的就是將教學(xué)、娛樂、資訊與網(wǎng)絡(luò)集成在一個動態(tài)、交互和實時的管理和服務(wù)的平臺上。將學(xué)習(xí)與娛樂結(jié)合在一起，實現(xiàn)綜合信息共享和交互。與傳統(tǒng)信息服務(wù)相比，它具有多樣性、友善性、和交互性特點，使信息服務(wù)為人們易于接受和掌握，極大地改善了人們在信息服務(wù)中的被動地位。系統(tǒng)的使用者和管理者可以通過網(wǎng)絡(luò)按照自己的意愿瀏覽、查詢、管理多媒體信息。

［1］朱利，張興軍.Web服務(wù)器組的負(fù)載均衡方法研究[J].小型微型計算機(jī)系統(tǒng)，2003，24（12）：2086－2099.

［2］劉健，徐磊，張維明.基于動態(tài)反饋的負(fù)載均衡算法[J].計算機(jī)工程與科學(xué)，2003，25（5）：65－68.

［3］韋偉，羅翔.計算機(jī)系統(tǒng)集群的負(fù)載均衡原理及實現(xiàn)方法[J].計算機(jī)時代，2002（7）：25－26.

［4］王云嵐，李增智，薛軍，班世敏.基于DNS的負(fù)載均衡算法研究[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用，2002（4）：11－13.