多通道电视直播方案.docx
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多通道电视直播方案
网络电视直播系统技术方案
宝丽星通软件（北京）有限公司
发表日期：
2016年1月
摘要
本文主要介绍了“网络电视直播系统”的功能需求和技术实现。
第一章项目分析
Internet技术、网络和业务的发展从各方面改变了人们的学习、工作和生活方式，给人们带来了巨大的便利，Internet已经成为人们生活中不可缺少的一部分。
进入21世纪后，随着流媒体技术、Internet网络技术和网络带宽的不断提高，利用IP协议提供类似于目前深受用户欢迎并具有众多用户的电视（TV）业务受到人们更多的关注。
网络电视（IPTV），也叫交互式网络电视，就是利用流媒体技术通过宽带网络传输数字电视信号给用户，这种应用有效地将电视、电讯和PC三个领域结合在一起，具有很强的发展前景。
网络电视可以采用两种不同的业务方式提供用户电视服务，组播或者广播方式和视频点播（VOD）方式。
一个明显的优势是网络电视是基于现在互联网的方式来实现服务器和用户终端的连接，因此很容易同时提供现有的互联网的服务，将电视服务和互联网浏览，电子邮件，以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能结合在一起。
目前，政务专网、办公网、校园网等已经纷纷建设完成，百兆、千兆的应用还局限于访问Internet的窄带的应用，完全没能发挥其优越的性能，而借助流媒体技术则可实现卫星电视网络直播，所有网内客户端均可通过电脑收看到高清晰度的卫星电视节目。
另外，可对某些现场授课、会议、比赛等场景进行直播。
系统在进行某些直播的同时可按需要将节目进行定时录制，录制后的节目可自动发布到VOD系统平台中供用户进行点播学习。
根据**********的需求，采用我们公司自主开发的网络视频直播系统可以实现:
✧采用H.264编码方式，图像清晰度极高，每个高清直播频道占用网络带宽仅1M左右，图像质量达到720P高清效果。
✧系统支持各种复杂的网络结构，支持大规模的用户同时接收。
✧直播系统音视频全实时同步，不丢帧，可放大至全屏。
✧系统具有极强的稳定性、安全性和可靠性，保证系统7*24小时不间断地运行。
第二章总体设计
2.1总体思路
整个系统由直播编码器、移动采集工作站、直播服务器、级联服务器组成。
各视频输入源通过视频采集卡将实时模拟信号输入到直播编码服务器中，直播编码服务器采集信号的同时将模拟信号转换为数字信号，再由直播服务器将数字信号发送传输到各个客户终端，完成直播。
级联服务器从直播服务器获取直播信号，形成服务器集群网络。
同时录制直播服务器可以在转换模拟信号的时候将转换了的数字信号存储于存储设备中，因而完成录制。
2.2系统特色
2.2.1采用当前最先进的H.264实时高清编码技术
系统基于先进的H.264实时视频压缩算法，节约更多的带宽。
支持HighProfile，在2-3Mbps码流下可展现720p视频质量，在1.5Mbps码流下可展现576p视频质量，比MPEG4节省30-50%带宽和存储容量，同等硬件条件下支持更多并发用户。
同时，系统对采集和发送、接受到的视频进行分析处理，彻底消除杂点，色块。
在较低的带宽占用条件下实现清晰流畅的画面质量，完全可以满足网络直播对视频、音频质量的要求。
使宝丽通网络视频直播系统成为同行业中表现最为优秀的软件之一。
2.2.4方便的录制和编辑、回放
直播的全过程可以录制下来成通用格式，可以方便地编辑和回放。
直播录制的视频文件能够自动发布至“宝丽通视音频服务系统”进行点播观看。
2.2.5多屏合一，良好的用户体验
流媒体直播服务器支持推、拉两种模式接收直播输入流，并同时输出FLVoverHTTP、HLS、RTMP直播流，支持PC、iOS、Android系统的播放，系统会根据播放终端的不同，输出相应协议流，以保证每个终端都能流畅播放，跨越PC、手机、PAD等各种平台，实现多屏合一。
2.3系统设计原则
2.3.1优良的通信质量
⏹视频传输的连续性、画面清晰、无马赛克
⏹语音连贯、无杂音
⏹声音、视频同步
2.3.2可操作性
⏹自动安装客户端软件
⏹操作界面应友好、方便、灵活
⏹无需专业技术人员，普通人员可以很简单就学会系统的简单维护和应用
2.3.3可扩展性
⏹可实现分布式服务器的负载均衡
⏹软件采用组件化设计，可方便地与用户自身的系统集成
2.2.4可靠性和稳定性
⏹系统采用了分布式结构布置，管理服务器和媒体服务器的分布灵活，扩展性很强，可以根据用户对稳定性的要求动态扩展。
⏹从系统的多层结构上讲，大量与数据库相关的应用程序完全在底层平台提供的接口基础上构造起来。
这种分层结构降低了系统的复杂性，从而使系统具备了很高的稳定性和对应用系统的容错能力。
⏹系统中的各个服务均采用了先进的多线程结构，优化的I/O系统，在Windows2003/2008服务器上充分利用操作系统的高度并发和异步完成的高效性，在充分利用硬件提供的有限资源的前提下，实现最大流量的网络视频输出和高效的事务处理。
第三章系统部署方案
3.1带宽分析
由于直播系统应用中，音频（约占32K）的带宽占用很低，服务器端带宽主要考虑视频占用带宽的多少，视频带宽的要求取决于以下因素：
观看人数、视频大小、视频质量。
这三个因素决定了单个会议的带宽需求。
考虑到具体直播需要，用户可以根据自己的实际情况，设置好相应的带宽，从而达到最好的直播效果。
视频图像的采集帧率，随着视频图像采集码率的增加而增加，具体数值请参考下表中的数据。
视频大小
视频质量
帧率
平均所占带宽
320*240
中
30帧/秒
150Kbps
320*240
高
30帧/秒
200Kbps
480*360
中
25帧/秒
200Kbps
480*360
高
25帧/秒
400Kbps
640*480
中
30帧/秒
400Kbps
640*480
高
30帧/秒
600Kbps
720*576
中
25帧/秒
700Kbps
720*576
高
25帧/秒
1.0Mbps
1280*720
中
25帧/秒
2.0Mbps
1280*720
高
25帧/秒
2.5Mbps
1920*1080
中
25帧/秒
4.0Mbps
1920*1080
高
25帧/秒
6.0Mbps
如采用1280*720,25帧/秒，2.0Mbps，500并发用户，占用带宽：
500*2.0Mbps=1Gbps
3.2硬软件配置
1.直播流媒体服务器
组件
型号
个数
CPU
六核心IntelXeonE5-26402.5GHz
1
内存
16GB内存
2
系统盘
500GBSAS2.5"双端口热插拔硬盘,15KRPM
2
网卡
集成千兆网卡
1
支撑软件
WindowsServer2008R2标准版
1
2.四通道采集工作站PowerCast3041
规格
详细描述
输入
支持HDMI、CVBS或BNC输入（配BNC转CVBS装接头）
支持分辨率
支持分辨率：
1080P、1080I、720P
输出流协议
支持RTSP/RTP/RTMP,HTTP,UDP组播等协议
输出分辨率
高清分辨率支持1920x1080/1680x1050/1280x720/1600x1200/960x540/704*576等
标清分标率支持720x576/720x480/640x480/352x288/320x480等
功耗
单路<6W，4路<24W,16路<100W
第四章详细功能
4.1视频采集编码
4.2直播流媒体服务
系统支持分布式部署，管理服务器和媒体服务器的分布灵活，扩展性很强，可以根据用户对稳定性的要求动态扩展。
系统支持对于同一视频源的媒体内容实现跨网段转发。
系统支持服务器级联方式拉传递。
直播服务器支持推、拉两种模式接收直播输入流，并同时输出FLVoverHTTP、HLS、RTMP直播流，支持PC、iOS、Android系统的播放，系统会根据播放终端的不同，输出相应协议流，以保证每个终端都能流畅播放；
系统支持负载均衡方式和边缘服务器调度方式实现集群扩展。
4.4直播录制
系统支持网络流的收录，支持按照时间任务、文件大小、时间长度进行录制。
系统能够与点播平台无缝配合，实现所录制文件的自动发布。
4.5平台整合
系统采用B/S架构，非常易于和第三方系统整合，仅需在相关接收页面嵌入播放器控件，即可。
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