WebVOD流媒体平台的架构与性能

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一. 引言

视频点播(VOD)即交互式视频点播，是当前国际上最热门的高科技应用项目之一，它是随着计算机技术和网络通讯技术 的发展，综合了计算机、通讯技术、电视技术而迅速新兴的一门综合

性技术。它利用了网络和视频技术的趋势，彻底改变了 过去收看节目的被动方式，实现了节目的按需收看和任意播放，集动态影视图像、静态图变、声音、文字等信息为一体，为 用户提供实时、交互、按需点播服务的系统。

WebVOD 流媒体平台就是针对广电通信领域流媒体增值服务的需求和特点所构建的交互式视频点播平台，同时也是一个网 络直播电视平台和多媒体网站平台，实现了平台的多元化。WebVOD 流媒体平台是基于MPEG-4编解码技术，综合成熟的视频点 播技术，开发的一套基于广域网的分布式流媒体服务系统平台，它同时支持MPEG-1(MPG、DAT、MP3)、MPEG-4(AVI、ASF、 WMV)、REAL(RM、RMVB)等众多主流视频流媒体格式，提供视频点播流媒体视频服务。它与流媒体音视频压缩采集卡(如 Python MP-4X)结合或者系统内嵌的WMV 服务器，就可以提供在Internet/Intranet上进行网络电视直播服务。

WebVOD 流媒体平台系统支持远程WEB管理，实现全程无人职守，采用分布式体系结构，支持服务器负载平衡。广泛适用于 广电、电信、门户网站等多媒体公共信息服务行业，可用在多媒体教学、互动式电视会议、可视电话、电视购物、各类娱乐场 所、宾馆可视化服务、广告宣传等诸多领域。

二、WebVOD 流媒体平台的系统组成部分及功能

WebVOD 流媒体平台系统是一套数字化视频点播服务系统，采用了最新的视音频压缩技术和流媒体技术，可为用户提供先 进的视频点播、视频直播/广播、媒资保护等现代化管理服务。在宽带网络环境中为用户提供简洁、流畅、画面质量高的视频 服务。系统具有交互式操作，高智能性的特点，克服了传统电视单向动作的局限性。WebVOD 流媒体平台系统基于B/S 架构, 只要将系统软件(如南京远古科技有限公司(VIEWGOOD)的视频点播系统)与网络硬件系统相结合即可提供服务。操作界面采用统一 的Web 界面，在网络上的任何有权限访问该服务系统的用户，均可通过Web 浏览器进行点播访问。用户可以根据需要通过网络 点播或接收直播视频内容，不受时间、地域限制。WebVOD 流媒体平台网络硬件系统拓扑图如下:

WebVOD 流媒体平台网络硬件系统主要由视频点播服务器、数据库服务器、存储设备、认证服务器和网络设备构成.

视频点播服务器是整套WebVOD 流媒体系统的核心，由一台或多台高可靠性、高稳定性的高档流式服务器组成，主要负责 对视频节目流进行管理，响应来自各客户端的点播请求，经过请求验证后，将视频流"推"向有点播请求的客户端。视频点播服务器具有强大的视频流处理能力与吞吐能力，能够充分保证每个节目流的输出独占足够带宽，其主要功能如下:

1 视频流控制及调度;

2 大容量影视节目的存储管理;

3 视频节目检索与更新;

4 处理用户的点播请求;

5 稳定持续的视频流输出. 视频点 播服务器应基于Windows 、Unix/Linux 平台， WEB 服务Apache2.x,采用内容分布式、服务集群、负载均衡、热机备份技术， 满足大容量用户并发访问。同时具有较好的整体可扩展性及兼容能力，支持平滑的、方便的系统升级与扩容。还应该支持DRM 数字版权加密认证，可以实现对点播及直播视频流的加密，实现下载后影片的认证播放。

数据库服务器作为数据管理的控制者，负责所有数据信息的存储、查询、统计，存储客户端在点播期间所有信息，为系统 管理提供原始数据，支持节目数据库、用户信息数据库等。

存储设备由一组或多组大容量的SCSI 高速硬盘组或磁盘阵列组成，与专业视频服务器相连，用于存储数字视频节目，存 储容量根据存入节目多少而定，一般存储一部100 分钟的VCD 影片大致需要1.0GB 的磁盘空间，存储一部100 分钟的MPEG-II 格式的影片大致需要2.0G 的磁盘空间。应支持MPEG-1(mpg、dat、mp3)、MPEG-4(avi、asf、wmv)、Real(rm、rmvb)等多种媒 体格式。同时支持所有非媒体流格式，如Word文档、PowerPoint幻灯片、课件、Flash文件、可执行文件等。

认证服务器作为用户连接认证、计费的控制者，采用可靠的认证技术，灵活的计费策略，支持多种计费方式:如包月方 式;按次计费;按流量计费;按时间范围计费等功能。

为了使用户端实现视频点播(VOD)要求，系统必须保证如下的网络设备主干通道的通畅、用户端独享通道的稳定带宽。在考虑 了流媒体流通过IP 网传送所附带的冗余信息及其它一些因素后，在计算实际要求带宽时需增加一定的冗余带宽。边缘交换机、 接入交换机、主干交换机应具有足够的交换能力，在最多允许的同时的视频流通过这些网络设备时不会产生瓶颈。对网络系统 的主干通道带宽，其上连接到视频服务器的端口通道的带宽总量必须大于所允许的最大并发用户数所占的独享带宽之和。

同时在用户量大，视频广播点播系统需要进行大流量数据并发，而某台服务器的服务能力又无法满足要求时，可以通过冗 余服务器的重定向处理技术，来解决这个难题。所谓冗余服务器，是指与主服务器装有完全相同的视频服务程序，能提供流媒 体数据传输的视频服务器。实际情况是:当主服务器对用户所提供的视频点播服务达到饱和时，可把某些节目制作到另外的服 务器作为冗余，并指令冗余服务器对用户提供这些节目的数据传输服务，以减轻主服务器的负担;或者当主服务器上有多块网 卡时，可把相同的节目设置到不同IP地址的网卡上，让不同的网卡对这些节目进行数据传输。

冗余服务器的具体工作原理是:当大量的用户访问视频广播点播系统，发出对视频节目的点播请求时，如果首先被访问的 视频服务器"Server1"的并发流或带宽已达到饱和，视频服务器"Server1"会自动重定向到另一台与其装有同样数据的视频服务 器"Server2"，由视频服务器"Server2"进行数据并发，当视频服务器"Server2"的并发流或带宽也达到饱和时，会同样重定向 到另一台视频服务器，依此类推，直至重定向到视频服务器"ServerN"。

三、WebVOD 流媒体平台的优势

流媒体是在Internet等网络中采用流式传输方式得到的连续时基媒体数据，流媒体采用流式传输把声音、影像或动画等信 息由网络中音视频服务器向用户终端(如PC、PDA等)连续、实时传送。支持多媒体广播连续接收，不经转换就可以显示收听， 保证视频流、音频流和数据流不间断的提取和传输的技术。在采用流式传输的系统中，用户不必象采用下载方式那样等到整个 文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十数秒的启动延时(缓冲)即可在用户的计算机上利用解压设备(硬件或软件)对压缩 的多媒体数据解压后进行回放。当音频、视频等媒体数据在客户终端上播放时，数据的剩余部分将在后台从服务器继续下载。 这种对多媒体数据边下载边回放的方式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短，而且不需要本地终端有太大的存储容量，使人们 在从很低的带宽(例如14.4kbps)到较高的带宽(例如10Mpbs)环境下都可以在线欣赏到连续不断的较高品质的音频和视频节 目。同时流媒体可以采用模糊跳转算法，使用户拖拽延时更短。模糊跳转算法根据数据文件头部提供的文件组织方式的信息， 快速的定位跳转到节目位置开始播放。这种算法需要文件本身包含位置索引或按特定方式组织，从而保证了播放节目快进、快 退的实现。 目前这一算法在网络视频点播，尤其是440k在线浏览上得到了广泛的应用。

四、结语

网络在线视频点播和网络直播电视给基于DVB的传统机顶盒数字电视带来了很大冲击，电信、网通正借助网络直播电视的技 术切入历来被广电掌控的视频业务，对广电而言，真的是狼来了。拥有丰富的节目源优势的广电部门不能在局限于传统业务范围，应未雨绸缪，结合自身的节目源优势，建立WebVOD 流媒体平台，为自己加一条腿，形成两条腿走路的局面，以应对竞争稳 步发展。

二十一世纪是一个多元化的信息社会，视频点播巨大的发展潜力与广阔的应用前景却是十分诱人的。在当今社会向高度信 息化迈进的时代，基于流媒体的视频点播作为最形象、最直接、最合乎用户需求的信息服务手段之一，必将在今后对社会和人 们的生活方式产生重大的影响。

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