网络视音频直播点播网站方案.docx

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网络视音频直播点播网站方案

视频直播点播系统

技术方案

XXXXXX二〇二二年四月

1XXXXXX网络流媒体直播系统的实现

1.1系统设计原则

本系统采用Flash/Media多媒体技术，性能优越、扩展灵活。

系统性能、结构等多方面均适应未来网络视音频应用的发展。

XXXXXX网络流媒体直播系统设计遵从并考虑以下原则

1、安全性

数据在网络上传输的安全性非常重要，本项目严格对用户名称、口令和权限进行设置，同时具备严格的管理员分级制度，以控制授权用户对多媒体信息的访问权限和控制权限，防止不合法操作。

本项目具有良好的安全触发机制，可以有效统计和控制用户的连接，具备系统报警功能，如磁盘空间不足等。

2、稳定性

因音视频节目的数据量很大，传输和处理都要浪费很多资源，如传输需要很高的带宽，当大量用户访问本地视频服务器的时候，可能会由于某方面的资源不够或者出现问题，用户访问效果差，甚至服务器直接宕掉。

为了避免这类事情的发生，XXXXXX宽带流媒体系统采用内容分发系统CDN进行流媒体内容分发。

对于直播系统来说，对节目源内容采集压缩之后，直接通过XXXXXX内容分发CDN系统分发到分布在不同电信机房的流媒体服务器子节点上，用户直接访问最近的子节点观看直播节目，减轻了中心站点的负载压力，提高了用户观看效果。

XXXXXX宽带流媒体视频直播系统具有很高的稳定性，可以达到7×24×365的长时间运行。

3、扩充性

软件的发展具有一定的扩展性，无论是功能上、还是容量上随时都有可能扩展。

所以在规划时必须要考虑具有良好的可扩充性。

本项目的扩充性主要表现在以下几点：

Ø功能扩充方便

XXXXXX流媒体直播系统采用模块化的设计思想，可以根据客户的需要做灵活的二次开发，整个系统不需要进行大的调整，就能很容易扩充新的功能；

Ø性能上扩充方便

本项目可以支持多个服务器组同时工作，达到负载均衡的效果。

随着用户访问量的增加，本系统也可以轻松的添加更多的视频服务器，或者采用内容分发系统（CDN），来支持更多的用户连接。

4、可移植性

本项目的体系结构应采用先进的三层结构系统，基于Java的一系列标准，具有良好的跨平台性，可以运行在UNIX、Linux和Windows平台上。

通过使用第三方厂家提供的中间层产品，本系统可在各种硬件平台、操作系统、WEBServer平台上进行方便的移植。

本项目应采用标准的JDBC和ODBC方式，使用标准的SQL对数据层中的数据库数据进行操作与管理，从而使系统可采用多种数据库系统。

5、易用性

本项目应采用WEB方式管理控制界面，提供友好的信息提示和错误提示，非专业人员也可以很容易进行操作。

终端用户只需装载非常普遍的MediaPlayer播放器就可以播出，无须安装其他第三方的播放器。

1.2XXXXXX网络流媒体点播系统主要功能优势

1）采用采用Media/Flash流媒体技术设计，对带宽的适应性高，在窄带及宽带网络环境中均能应用自如；

2）多码流自适应设计，系统可以根据不同用户实际网络带宽情况自动选择不同码流播放；

3）支持asf、wmv、wma、mpeg1、mpeg4、mp3、wav及Flash系列等多种格式的多媒体数据，支持多级多种分类方式；

4）支持开展多点直播、录播、远程分发等应用；

5）强大的视音频文件操作功能，支持针对视音频节目的文件操作，如预览、修改、剪切、合并、删除等；

6）支持视频片段（如广告）的插播，可在视音频文件中添加文字、图片或视音频广告等；

7）可对视音频节目进行版权保护，即使将文件下载到本地，不经认证也无法播放；

8）专业的扩充能力。

系统采用内容分发/负载均衡等技术，支持多节点无限扩展应用。

1.3宽带流媒体直播系统整体规划

1.3.1宽带流媒体直播系统网络拓扑示意图

宽带网络流媒体运营系统实现的拓扑结构图可如下表示：

1.4网络音视频直播系统的具体实现

1.4.1网络音视频直播系统简介

XXXXXX网络音视频直播系统（BroadVisionWebTV）是服务于互联网（Internet）/内部网（Internet）之上的视频直播应用。

系统专业实用，可很好满足广电、电信等的网络视音频直播、网上广播等应用需要，具有极好的稳定性和安全可靠性。

1.4.2直播系统主要功能及优势

1）支持直播采集的多机备份，对访问流量实行负载均衡设计，支持大容量用户并发访问，尤其适合广电、电信等专业级用户使用；

2）采用多级线程池、动态IP绑定、同步侦听等先进技术，服务器端进行实时编码压缩，客户端进行实时解码、实时播放，充分保证最短的时延；

3）无人值守，多频道自动直播：

支持视音频流的自动采集压缩及网络直播，完全实现无人值守；

4）支持重要场合直播双机热备，保证可靠直播；

5）可在直播同时加入打点标记，将一个直播节目按需要标记分段，更方便以后的回放；

6）安全可靠，充分满足7X24小时的直播需要；

7）同时支持直播和录播；

8）自由的参数设置：

可以灵活设置多种直播参数；

9）强大的直播管理功能：

可以进行系统管理、直播管理、用户管理、系统状态监控、视音频节目管理、网络管理等；

10）支持直播监控功能，可在一台计算机上远程监控所有直播频道的音视频直播情况；

11）扩展性强，支持无限级联，全面实现跨广域网的直播支持；

12）支持服务器一机多卡，支持客户端多频道选择；

13）支持收看权限的管理，可以允许或限制指定客户端进行节目收看。

1.4.3直播系统工作原理

XXXXXX网络流媒体直播系统（BroadVisionWebTV）可以将电台、电视台、录像机、VCD、DVD等实时的视音频信号输入到采集设备，进行采集，同时实时进行编码处理，然后以流的方式送到网络上，只要能连入本网络的用户，均可以实时看到直播节目（授权用户、非授权用户）；

根本系统可以根据具体的应用环境，做到全系统的负载均衡与冗余备份，还可以进行远程数据分发CDN等功能，并在24小时直播过程中，按照时间段，将需要存储的节目片段存储下来，作为以后录播、点播的视频节目源。

从功能实现方面，本系统在完成视音频节目的网络直播后形成的节目文件也可以进行录播或网络点播，视音频内容的制作和发布业务流程可用下图表示：

系统首先通过将视音频素材上载压缩成流媒体格式的文件（需要时可以同时进行直播业务），然后对已上载的视音频文件进行存储管理，并可以对素材进行简单的编辑制作。

同时，对于被存储管理的素材，系统可以根据预先定义的时间和方式将视音频发布到指定的页面，并进而完成基于页面的点播,节目查询和访问统计等业务。

系统在工作过程中涉及的输入包括：

模拟视频信号、模拟音频信号、直播时间表（信号转换节目单）、视音频素材；输出包括：

视频流、音频流、视音频文件、素材信息.数据流图如下：

1.4.4XXXXXX直播WebTV系统的工作流程

网络直播，就是将现场节目通过视频采集卡和声卡输入到压缩工作站中，压缩工作站根据预先设置的时间进行采集、编码、压缩，并将视音频流传输到视音频服务器上，用户通过WEB方式，查询到直播节目，就可以点击观看。

在网络拥塞情况下，用户端看到的视音频节目和真实的节目可能有一段时间的延时，但基本上保持同步。

本系统直播的实现流程如下：

1.4.5直播系统功能介绍

XXXXXX视音频点播系统（BroadVisionWEBTV）主要由直播管理系统、录播管理系统、系统管理、用户管理、网络管理等模块组成（以下图片来自XXXXXX网络视音频点播系统界面）：

1.4.5.1直播管理功能

将嘉宾演播室的访谈实时的视音频信号输入到采集设备，然后进行采集，实时进行编码处理，然后以流的方式送到网络上，只要能连入本网络的用户，均可以实时看到直播节目；

另外，根据具体应用环境，本系统可以做到系统的负载均衡与冗余备份，还可以进行远程数据分发等功能。

还可以进行24小时的直播，并在直播的时候，按照时间段，将需要存储的节目片段存储下来。

自动直播

管理员通过设定直播时间表和直播参数,系统可以自动的进行视音频流的采集压缩，并进行网络直播，完全实现无人值守的直播。

可以节省大量的人工操作。

灵活方便的控制

当某种特殊情况出现的时候，如某场比赛直播，需要加长播出时间。

会议的直播，需要推迟开始或时间有变。

考虑到这些特殊情况的发生，系统提供了更为灵活的控制方式。

一是当节目未开始的时候，可以修改直播节目的信息，如开始时间和播出的长度等等的信息，还可以设置停播（停播就是今天不能够播出，如果节目是周期性的，则下一次的播出是可以进行的）。

当节目已经进行在直播了，只能够对节目的播出时长进行修改。

二是系统提供了手动控制的功能，在节目没有直播的时候，系统可以对任何的节目设置手动开始，压缩工作站接到手动控制的命令后，会自动的启动压缩，进行直播。

当节目正在压缩的时候，系统可以手动控制其结束，压缩工作站接到命令后，会自动的结束压缩。

直播类型

根据项目的具体要求，本次采用基于Media格式的直播。

直播的节目源

直播的节目源可以电视台、广播电台的，也可以是录像机、VCD、摄像机等，只要可以转化成A/V信号，均可以进行采集直播。

直播的节目可以是音频也可以是视频的。

自由的参数设置

可以根据具体需要自由的设置直播的参数。

可以设置的直播参数有：

视频窗口的大小、视频的码流、视频的编码格式、关键帧间隔、帧速率、音频采样率、音频采样位数、音频采集声道数,以及素材内容,描述等相关的参数。

直播的时间设置

★直播的周期设置

直播的节目可以分为有周期和无周期的两大类，无周期的要填写相应的年月日，有周期的则可以灵活的设置周期，如可以设置成周一和周三。

★直播的时间设置

在时间上，不存在0点的问题，直播节目可以跨0点进行直播。

1.4.5.2录播管理

已经录制好的节目，一是可以做为点播播放，另外一种操作就是类似直播的方式，到一定的日期，一定的时间，将文件播出去，在播出以前，用户无法看到节目，而播出的时候，也类似于直播，还未播出的部分，用户无法看到。

1.4.5.3多码流管理

视频采集过程中可以设置不同码流的采集压缩策略，对于不同用户的实际网络带宽情况，，系统可以自动选择不同码流播放。

1.4.5.4内容管理

包括内容管理和存储管理、包括文件和目录的创建、存储、修改、删除，文件和目录权限设置，节目归档及发布、节目发布流程管理节目供应商信息管理、频道和多级栏目属性定制等。

可以对频道、节目等进行统一管理。

频道管理包括频道定义（影视类，新闻类，歌曲类，综合类，直播类，DRM下载类）、频道风格设计（在同一系统平台下开展网络电视、节目点播、多媒体新闻等）；节目管理包括影片信息的维护管理、节目归档及发布、节目发布流程管理节目供应商信息管理、频道和多级栏目的属性定制等。

1.4.5.5网络管理

网络管理系统的结构如下：

■采集工作站管理

可以添加多个采集工作站，如果一台计算机上有多个视频卡，可以在一台计算机上建立多个工作站，进行多路采集。

多个采集工作站可以同时工作，也可以分时工作。

用户可以查看采集工作站类型、IP地址、端口、状态、CPU使用率、内存使用率、磁盘信息。

以进行有效的资源分配。

采集工作站在音视频采集的时候记录了很多的日志信息在磁盘上和数据库中，用户可以根据这些的log信息，跟踪检查已发生的错误并检查出错误的原因。

删除采集工作站，选择不需要的工作站，进行删除操作。

■视频服务器管理

系统可以添加多个视音频服务器，每个视音频服务器上可以建立多个路径存储视音频文件。

路径设置，将发布点路径与FTP路径向对应，使得视音频服务器自动形成点播节目。

用户可以查看视频服务器的类型、IP地址、端口、状态、CPU使用率、内存使用率、磁盘信息。

以进行有效的资源分配。

可以修改视频服务器的类型、FTP用户、FTP密码信息。

还可以删除不需要的视频服务器。

■分发设置：

内容分发模块通过对流媒体文件的定位与智能调度，以保证整个系统运行的高效率，最大化地缓解视频数据对主干线路的压力。

内容分发模块在不同的运行环境有不同的调度策略，此及来适应运营商流媒体运营环境的扩展。

在集中式运行环境里，内容分发模块主要协调的是中心机房内的视频服务器集群与文件服务器之间的媒体文件定位与智能调度。

在分布式运行环境里，为了达到最佳的用户点播效果，要对每个区域分节点的覆盖用户和负载情况作一个最优化判断，以此来达到用户点播和网络负载的平衡点。

1.4.5.6用户管理

系统按照两级用户管理机制进行设置用户管理权限，包括管理员和普通用户。

第一级是用户组，然后将各个用户归到一定的组里面。

而权限设置于组而不对应于单个的人。

只要是用户属于这个组，就有这个权限。

权限分为两类，一类是系统权限，一类是对象权限。

系统权限是指本系统的权限，主要是针对管理员的，如网络管理的权限。

对象权限分为两部分，一是访问权限，当用户看一个文件的时候，判断是否有权限观看，一种是编辑权限，一个节目编辑人员编辑了一个节目，是否允许其他的节目编辑人员编辑。

两方面的权限联合使用，增加了系统的安全性。

1.4.5.7系统管理

■分类管理

用户可以添加多级类别，对视音频节目进行多级的分类；也可以将一个视音频的节目归到多个类别中。

■配置文件管理

用户采集编码压缩视音频流进行直播时，可以使用系统配置文件，也可以建立自定义的配置文件。

这增加了系统更大的灵活性，使得用户通过自定义的配置文件压缩出各种自己想要的视频流，以形成更合适的直播和点播节目。

建立的配置文件信息包括：

配置文件名称、配置文件类型、描述信息、音频编码、视频编码、视频高度、宽度、速率、压缩帧数、质量、关键帧。

同时也允许用户修改自定义配置文件的某些信息或者删除自定义的配置文件。

■日志管理：

系统要进行一系列的日志保存，这里设置了日志保存的一些属性。

1.4.5.8统计管理

可以生成用户报告、业务报告、系统运行报告等。

用户报告：

节目访问统计报表，包括用户访问统计、用户点播费用统计；

业务报告：

按片源统计点播次数，频道栏目访问统计和业务收入统计等、用户收视率分析、点播排行榜报表、来访区域统计报表；

1.4.5.9监控管理

包括各个视频服务器在线用户数以及在一定的时间间隔中统计各个视频服务器访问的人数。

可实时监控每个点播服务器当前的负载情况，包括监控所有节点、通道I/O、网络I/O的使用率；CPU、内存、磁盘阵列的空间占用和运行状态。

用户在线监控：

可以在线监控各个服务器上所有正在播放流媒体内容的用户访问信息，可监控的信息包含了用户名、访问内容名称、URL地址、码率等信息。

服务器在线监控：

在线监控各个流媒体服务器的资源消耗情况并作相应的告警报告，并可以图形化的方式动态反映分析一定时段内的媒体服务器资源消耗走势。

1.5XXXXXX宽带流媒体直播系统运行环境

考虑到更好的稳定性与可移植性，所以本系统的运行环境是：

1）WEB服务器方面，采用tomcat服务器的形式。

开发的语言采用跨平台的语言JSP；

2）直播系统视音频服务器方面，采用微软的操作系统Windows2003；

3）在数据库方面，采用SQLSERVER2000数据库；

2宽带流媒体音视频点播系统的具体实现

本系统基于Media的多媒体技术上开发而成，可支持用户建立多种数据格式的VOD等视音频应用。

系统采用B/S结构，操作简单、管理灵活，具有很好的安全性、稳定性、扩展性、可移植性、易用性。

2.1流媒体点播VOD系统体系结构

本系统的体系结构采用了先进的三层结构系统，基于Java的一系列标准，具有良好的跨平台性，可以运行在UNIX、Linux和Windows平台上，通过使用第三方厂家提供的中间层产品，从而使本系统可在各种硬件平台、操作系统、WEBServer平台上进行方便的移植。

同时采用标准的JDBC和ODBC方式，使用标准的SQL对数据层中的数据库数据进行操作与管理，从而使系统可采用多种数据库系统。

采用WEB方式管理控制界面，提供友好的信息提示和错误提示，非专业人员也可以很容易的进行操作。

终端用户只需装载FlashPlay或MediaPlay等非常普遍的播放器就可以播出，无须安装其他第三方的播放器。

2.2流媒体点播系统结构图

本系统由Java、JavaScript、VC++等编程语言结合WindowsSQLServer2000WEB数据库共同实现。

2.3流媒体点播系统功能流程图

网站管理人员把制作好的音视频节目上传到视频服务器后，系统管理员对上传到视频服务器的视音频节目进行归类入库统一管理，并在用户点播页面进行发布。

用户要进行视频点播，首先用浏览器Web远程登陆用户点播页面，通过节目分类浏览、模糊查询等方式查找喜欢的视频节目，并提交视频点播请求，系统管理服务器把用户视频点播请求发送到视频服务器。

视频服务器根据点播请求的信息，把用户需求的节目以流的形式传输到用户终端。

系统可实现用户的管理认证和节目点播计费；可对系统服务器工作状态和用户点播情况进行实时的监控。

系统支持的节目格式包括wmv、asf等。

2.4XXXXXX音视频点播系统管理系统构成

XXXXXX视音频点播系统（BroadVisionVOD）主要由自动上载系统、视频服务器管理系统、后台管理系统、前台发布系统、用户管理及认证系统等组成（以下图片来自XXXXXX网络视音频点播系统界面）。

2.4.1视音频服务器管理

系统可以添加多个视音频服务器，每个视音频服务器上可以建立多个发布点路径存储视音频文件。

对视音频服务器的管理，用户可以查看视音频服务器IP地址、端口、状态、CPU使用率、内存使用率、磁盘信息等以进行有效的资源分配。

对视频服务器可以进行添加、删除、修改、查看等操作。

在查看操作中，还可以查看服务器的磁盘信息，并且可以添加该视频服务器的点播发布点路径。

2.4.2文件管理模块

1）视音频文件制作：

（1）剪切：

由于时间的不准，而导致的前面或后面存有不必要的视音频的信息，要将其剪切掉。

视音频节目录制的时候，其中存有广告等不需要的视音频信息，需要将其他剪除。

（2）合并：

可以将两个甚至多个具有相同配置文件编码的视音频文件进行合并，成为一个单独的文件。

（3）格式转换：

将不适合在网上播出的格式转换成流媒体格式，适合VOD服务器播放的流式节目。

2）视音频文件管理：

音视频节目管理功能包括：

增加节目、修改节目、删除节目、节目归类、发布节目，并且能对已经发布的节目，可以直接在管理系统中更改，系统将自动发布更改的信息，无需到已经发布的节目上更改，通过多选框，可以同时对多个节目进行操作。

用户可以根据需要，输入“节目名称”、“作者”、“入库时间”等和节目相关属性的部分字段查找需要的节目。

节目的信息包括：

节目名称、节目制作人员、节目描述信息、节目入库时间、节目推荐级别、节目视频文件、节目相关图片等。

其中，节目的视频文件信息中，包括了用户点击该文件的次数，同时，用户还可以预览节目的所有视频文件。

3）类别管理

用户可以自定义类别栏目，并且该类别栏目是多级类别，如果用户删除了该类别，那么节目自动与该类别失去关联。

类别的修改后，不影响该类别下的所有节目。

用户可以通过“关联”操作可以将节目关联到其他的类别栏目中，采用“关联”操作节目，只保留一个副本在原始类别栏目中，如果用户通过“复制”操作，将节目复制到其他的类别栏目中，那么在每个类别中都会有一个相同的节目。

用户还可以采用“移动”操作，将节目移动到其他的类别中。

2.4.3系统监控模块

系统有很完善的监控功能：

1）管理员操作日志：

详细的管理员操作日志，记录了管理员的操作信息。

可以根据管理员，操作时间，等参数，查找工作日志

2）访问统计：

查看用户访问信息（普通用户及管理员），包括IP地址，观看的文件等；统计总点播数、统计日访问流量、统计最高峰流量；系统可以按照用户的需求，对某一个视音频设置是全部的视音频文件进行统计，绘制出一段时间内的相应的播放的情况曲线图，以供管理员进行参考。

2.4.4用户认证模块

用户播放流媒体文件时，需要进行有效的身份验证，只有合法的用户才能看到相应的文件。

本系统的验证可以做到视频服务器和web服务器的两次认证，也可以做到视频服务器和web服务器的一次认证。

2.4.5用户管理模块

系统按照两级用户管理机制进行设置用户管理权限，包括管理员和普通用户。

第一级是用户组，然后将各个用户归到一定的组里面。

而权限设置于组而不对应于单个的人。

只要是用户属于这个组，就有这个权限。

1）本系统的权限分为两类，一类是栏目权限，即规定某用户可以针对哪些栏目类别行使权利；另一类是功能权限，即规定针对其可以行使权利的栏目可以有哪些操作功能，例如发布、审核等操作功能；

2）矩阵式管理具有很多优势：

◆通过对权限的两维划分，使得采编发审核流程更加严格；

◆将权限管理与人事信息分开，能避免由于人员调动导致大量系统维护工作的增加；

◆通过给高级别的领导授予较高的功能权限和栏目权限就可以实现“上一级别的权限向下兼容其他级别的权限”的目的；

◆权限的设置来自于实际业务，因此系统的扩充不会受到部门结构的限制，拥有良好的扩展性；

◆本系统可以对用户进行批量操作，即针对某类用户授予相同的权限，很大程度减少了工作量。

2.4.6素材上载管理

视音频的上载支持多种格式，包括DV输入、视音频文件和模拟信号等。

上载程序在转换文件格式的同时还允许用户输入与相应的视音频有关的元数据，并把这些元数据保存在数据库中用于以后的管理和发布。

上载时如果需要从DV和模拟信号上载则需要安装相应的板卡，上载程序会自动使用相应的板卡进行上载。

如果上载设备为VTR，还可以使用422的控制线来实现对VTR的遥控，以达到精确的控制。

上载程序还可以自动在数据库中读取与自己有关的计划信息，在指定的时间自动启动上载过程，并在上载完成的时候自动把制定计划时指定的元信息保存到数据库中，用于发布和管理。

上载程序同时还接收编辑指令，主要提供素材的合成、打点和分割功能，帮助用户快速完成流式文件素材的内容编辑。

具体的模块划分如下：

（1）上载/直播

对采集硬件卡的控制,设置采集相关参数,然后将经过采集硬件数字化后的视音频数据采用基于流媒体的格式进行压缩,存储到流媒体服务器上。

可设置的参数有:

视频输入方式、输入视频制式、输入视频信号调整、象素颜色存储方式、视频大小、音频采样率、音频采样位数、音频采集声道数，以及一些和素材内容、质量、直播协议等相关的参数。

（2）编辑

对已有的视音频文件进行基于流媒体格式的切割、合并等功能。

（3）通信

接收命令和参数,以及反馈上载和编辑的状态等信息。

2.4.7通讯控制管理

该部分运行在管理服务器上，主要实现上载程序与制作管理平台的协调和通讯控制，为局域网内B/S结构的制作管理平台实现素材浏览、上载控制、素材编辑和文件合成等控制功能。

所有的上载程序在启动的时候都会连接到管理服务器上，并向在这个程序中登记自己的状态。

同时，所有的管理端的程序也会在这个程序中登记。

管理端与上载端的所有交互都是通过这个程序中转完成的。

这个程序是B/S结构的实现与本系统灵活的结构的根本保证。

2.4.8素材管理

该部分主要通过B/S结构的应用平台实现上载素材的组织和管理，在具有相应的权限的条件下，可以在任何一台有支持HTML4.0和Java的浏览器的计算机上进行全面的控制和管理，包括以下操作：

1.用户管理，通过严格的权限划分与访问控制，确保只有具有相应的权限的人才能实施相应的操作。

2.工作站的实时监控。

可以看到所