宝丽通普及版PowerCOM视音频服务系统技术方案.docx
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宝丽通普及版PowerCOM视音频服务系统技术方案
宝丽通视音频服务系统（PowerCOMVOD）
技术方案
摘要
本文主要介绍了“宝丽通视音频服务系统（PowerCOMVOD）”的功能需求和技术实现。
目录
目录2
1项目概述4
1.1项目背景4
1.2建设目标4
2总体设计6
2.1系统架构6
2.2设计原则8
2.3系统性能指标9
3系统实现11
3.1内容管理11
3.1.1栏目管理12
3.1.2节目添加12
3.1.3节目的修改和删除12
3.1.4节目审核13
3.1.5节目访问控制13
3.2直播频道管理13
3.2.1频道管理13
3.2.2节目计划管理13
3.3系统管理14
3.3.1用户管理14
3.3.2数据字典14
3.3.3推荐节目14
3.4.4评论管理15
3.4.5计费管理15
3.4.6公告管理16
3.4.7系统设置16
3.4流媒体服务管理控制16
3.4.1服务器基本属性配置17
3.4.2分布式设置17
3.4.3系统监控17
3.5视频直播发布17
3.5.1实时直播18
3.5.2文件虚拟直播18
3.5.3屏幕直播18
3.5.4移动直播18
3.5.5转发18
3.6媒体制作19
3.7流媒体服务器分析19
3.8存储设备选择20
4系统特点22
5技术支持与服务25
5.1用户技术培训25
5.2现场安装调试25
5.3提供完备的技术文件25
5.4售后服务26
1项目概述
1.1项目背景
Internet日新月异的发展已经使网络成为继广播、电视之后又一大信息传播领域，而网络视音频的广泛应用，将为整个社会带来不可估量的巨大影响。
VOD（VideoOnDemand）即交互式多媒体视频点播，是随着计算机技术和网络通讯技术的发展，综合了计算机技术、网络通讯技术、多媒体技术、电视技术和数字压缩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优势，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、静态图片、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。
由于视频点播可以将表达内容有效的、互动地利用起来，将历史或实时的视频资料提供給人们查询、研究、培训、娱乐等，彻底改变人们收看视频信息资料的方式，提高效率，因此，近几年互联网上的点播已是如火如荼，对外宣传、网上教育培训、网上视频点播已经越来越广泛地应用于各行各业。
流媒体技术所特有的交互性，以及其在传输声像文件时表现出的“占用资源少、速度快、高保真”等特点，使得网上收听广播、收看实时电视广播已进入实用阶段。
商业网站利用流媒体播放新闻，开展音乐直播和点播服务，企业和机构采用点播和流媒体进行员工培训、信息发布、公司介绍等。
据统计，目前有近半数的跨国企业公司在内部使用流媒体实现Web广播，流媒体的出现和广泛应用将为企业节省大量资金。
1.2建设目标
Ø该系统提供高质量视频点播服务，具有稳定、高效、开放、安全、易于使用的特点。
用户使用浏览器即可在桌面环境下进行多媒体点播。
它兼有漂亮的页面、完备的功能、合理的统计方式和完善的安全策略，适用于网络知识宣传培训、视频新闻服务、在线视频播放、会议现场直播以及音像资料管理系统。
Ø视频点播系统能同时支持100个以上500K的并发点播用户；系统可实现将现场教学、会议等音视频信号和电视节目在本地局域进行点播，并且保证不产生广播风暴；
Ø系统应提供用户管理、监控、认证、统计数据接口模块；提供节目管理、直播管理；
Ø系统硬软件具备平滑的可升级性，以满足日益增长的业务和保护现有投资；
Ø系统支持的并发用户数应可随着结点机的数目增加平滑扩展。
Ø系统支持与各种网络的连接，如：
ADSL、FDDI、快速以太、千兆以太网。
2总体设计
2.1系统架构
系统按照分布式进行部署，分布于各个校区的教学办公楼、生活区、直播间、中心机房里的各类设备通过交换机、路由器组成一个大的局域网。
中心机房主要由以下四部分组成：
Web服务器、流媒体服务器、数据库服务器、直播服务器。
Ø流媒体视频服务器，该服务器可以是一台服务器，也可根据业务需要扩展为集群。
其功能有二，其一，作为节目库存放视频文件；其二，为终端用户提供视频服务。
Ø数据库服务器负责存放流媒体视频文件的内容信息，以及用于系统控制的用户信息和相关信息。
ØWeb服务器.其功能有两方面，其一，提供管理界面，用户可在本地或是远程对整个系统进行管理；其二，负责机顶盒或PC机的客户端页面显示。
Ø直播服务器.其功能在于以组播或单播的方式进行现场直播或者文件直播，客户端用户可进行实时收看。
Ø直播发布端主要负责节目采编及发布。
其职能由采编工作站实现，一方面，采编工作站可实时采集来自其它视频源的信号，如视频采集卡、DV数码摄像机、USB摄像头等；另一方面，采编工作站负责将现有的其它格式的视频文件转换为适合本系统的码流格式。
直播发布端可将采编的节目进行实时直播，也可将其上传至中心机房的流媒体服务器。
2.2设计原则
Ø标准化原则
系统的建立符合中华人民共和国国标以及相关行业标准。
没有相应国内标准的，以ITU-T有关技术标准与建议为规范。
✓GB/T17975.1-2000《信息技术运动图像及其伴音信号的通用编码第1部分系统》
✓GB/T17975.2-2000《信息技术运动图像及其伴音信号的通用编码第2部分视频》
✓GB/T17975.3-2000《信息技术运动图像及其伴音信号的通用编码第3部分音频》
Ø可靠性原则
由于本系统主要应用于电信级的运营平台上，电信运营商对平台上的设备的可靠性具有极其苛刻的要求，因此，整个系统的可靠性是我们首要考虑的问题。
本系统具有合理高效的冗余方案，从而保障系统能够达到每天24小时的可靠性要求。
Ø先进性原则
技术在的不断发展进步，我们选用的技术和设备的原则是目前的和先进的，至少应当保证其在一段时间内的先进性。
Ø实用性原则
选用的设备符合中国国情和运营商的实际情况，满足客户功能要求的情况下，选择性价比好的设备。
Ø兼容性原则
随着网络改造的不断升级扩展，系统应当保证可升级扩展，系统的升级应当尽量减少升级的投资费用。
Ø扩展性原则
系统的设计应当采用模块化结构，利于业务以及功能的扩展。
2.3系统性能指标
Ø单机最大并发数
单机并发数是指一台普通PC服务器可以接受的最大用户同时连接数，即可允许多少用户同时连接进行视频点播。
单机并发数是视频应用系统最重要的指标之一，它反映了系统软件对硬件的利用率和系统软件自身的处理能力，另外单机并发数还与视频服务器硬件配置（网络I/O和磁盘I/O）以及节目码流相关。
✧采用普通PC服务器，单P42.0GCPU，单100M网卡，7200转IDE硬盘，系统可支持75个MPEG1（1.5Mbps）并发流；
✧采用高性能服务器，单P42.0G（推荐双CPU），内存1G，10000转SCSIRAID硬盘，单1000M网卡，系统可支持150个MPEG1（1.5Mbps）并发流；
✧如采用部门级专业视频服务器，MPEG1并发流更可达1000流以上。
Ø集群服务器数目
不限
Ø点播响应时间
MPEG1格式<1s
MPEG2格式<2s
MPEG4格式<1s
Real媒体文件<1s
Windows媒体文件<1s
Quicktime媒体文件<2s
SWFFlash文件<1s
Ø拖动延迟时间
MPEG1格式无延迟
MPEG2格式<1s
MPEG4格式<1s
Windows媒体文件无延迟
Real媒体文件<1s
Quicktime媒体文件<1s
SWFFlash文件无延迟
Ø支持高达50路以上直播频道
Ø直播延时<2s
3系统实现
宝丽通视音频系统是宝丽星通软件（北京）有限公司自主研发的新一代智能型高性能视讯应用系统，是基于宽带互联网和局域网的视频应用系统,它可让运营商和企业轻松构建互联网上的视音频应用系统，为用户提供高质量的视音频服务。
该产品基于国际流媒体领域最先进的技术成果，融合多项国际技术专利，由多名毕业于清华大学、北京航空航天大学的博士和硕士为主的技术精英团队研发而成,是真正意义上的全兼容全开放的高扩展性VOD系统，其终端播放服务质量、终端用户并发数、整体性能和兼容扩展性等方面均达到国际一流水准。
宝丽通视音频服务系统是基于开放式的模块化设计，各个模块可以很方便的加入系统，使得系统具有很强的扩展性。
这样的设计既适用于新建的流媒体平台，又适用于原有的流媒体平台的扩容，充分保护用户投资。
整个系统涉及到了内容发布管理、直播管理、流媒体监控、用户管理、计费管理等，秉承了如下设计理念：
→技术架构开放性－系统支持多操作系统、多硬件平台、多协议、多播放前端设备、多种流媒体格式
→核心技术先进性－系统超强稳定，支持高负载大并发
→操作管理易用性－安装实施、节目管理、系统管理非常简便易用
→方案服务完备性－系统模块化设计，支持集中式、分布式、集中分布式、集中分散式不同部署方式
3.1内容管理
管理平台能够管理整个系统中的媒体文件。
当制作人员将媒体文件上传到服务器以后，媒体管理员通过管理平台对媒体进行进一步的处理，其中包括修改、发布、停止发布和删除等。
由于所有媒体采用完全相同的工作流程，因此其管理平台也是统一的。
针对不同种类的服务器和同一种类不同位置的服务器提供统一的管理平台。
3.1.1栏目管理
栏目是指媒体的种类。
例如媒体可以分为动作片、喜剧片、连续剧等等。
系统管理员可以添加或删除科目，并可无限制创建科目的子级科目。
系统管理员可以为指定特定栏目指定管理员，栏目管理员可以远程管理该栏目下的节目，包括添加、删除以及修改等操作。
3.1.2节目添加
系统管理员或栏目管理员可以进行节目的远程添加、修改等操作。
媒体可以从Windows“资源管理器”拖放至“应用管理器”以完成节目的拖放添加。
系统自动识别文件格式类别、文件的码流以及时长等。
每一节目可以对应多个媒体文件，实现多段连续播放。
每一媒体文件可以外挂字幕，该字幕信息在用户点播时会自动出现在视频窗口上。
系统管理员可以为所添加的节目选择它的计费方式：
✧按系统统一标准收费：
该节目实行系统管理中计费管理中所设置的计费方式，这也是系统的默认选项。
✧单独计费节目：
可以把该节目设置成与其他节目不同的收费价格。
✧免费节目：
可以把该节目设置成免费节目。
3.1.3节目的修改和删除
制作人员在制作初期完成对媒体信息的初始化工作，管理员仍然可以对该类数据进行管理和维护。
管理员可以察看和修改媒体的基本信息，例如片名，出品公司，媒体类别，媒体级别，海报，费用情况，影评文件，媒体的计费策略等等，并保存修改的结果。
管理员可以针对自己的要求查找媒体数据，并对数据进行修改。
搜索媒体的方式有两种，简单搜索和复杂搜索。
管理员可以针对搜索的结果进行处理。
3.1.4节目审核
栏目管理员在远程上传了节目后，自动进入“待审核”状态，由系统管理员审核后才能正式发布，系统管理员可以对该节目信息进行修改或者删除，决定其是否能够发布。
3.1.5节目访问控制
每部影片都可设置用户使用权限，自由定义用户组权限，无权用户不能看到该影片存在亦没有点播的权限。
系统管理员可以将用户分成不同的组别统一调控。
系统管理员针对不同用户、不同的组别可以指定某些媒体文件的权限。
同时，媒体管理员可以针对媒体指定媒体的对应组。
例如指定为某个用户组专用，其它的组用户将无权访问。
3.2直播频道管理
3.2.1频道管理
对直播频道信息进行添加、删除和修改。
频道可以指定直播用户，该用户对该频道有直播的权限，通过Web登录后在直播厅的左侧出现“发布直播”按钮，从而能够进行Web远程直播。
每一频道可以采用两种模式进行直播，可以选择是“推模式”还是“拉模式”，“推模式”指的是数据从直播程序主动发送到接收端，以UDP方式传送，效率较高，但不易穿透防火墙；“拉模式”指的是接收端从直播程序取数据，以TCP方式传送，可以穿透防火墙，但效率较低。
3.2.2节目计划管理
对所选频道的待直播的节目进行预告，以让其他用户提前获知直播信息，做好收看准备，可以输入节目名称、节目长度以及节目内容介绍等。
3.3系统管理
系统管理员可以在系统管理中进行用户管理、数据字典管理、推荐节目管理、评论评分管理、计费管理和公告管理。
3.3.1用户管理
主要操作包括用户管理的基本设置、用户信息管理以及用户组管理。
用户信息中主要呈现系统内所有用户的基本信息，同时可以对用户进行添加、修改、删除、查询等操作。
需要输入一些用户的基本信息如用户名、姓名、密码等；选择用户身份是普通用户还是系统管理员的身份；用户状态包括“启用”和“禁用”两种，系统管理员在此处添加系统用户默认的状态为启用，可以修改。
若用户在WEB端自行注册，身份将为禁用，需要系统管理员将之状态修改为“启用”方可登录。
添加完用户的基本信息后，还必须要指定这个用户属于哪个用户组，以便确定该用户的点播权限。
其中一个用户可以隶属于一个或多个组。
3.3.2数据字典
在数据字典中，可以选择影星、歌星、知识点、语言、地区和性别分别进行设置和管理。
3.3.3推荐节目
可以选择已发布的节目是否设置为推荐，被设置为推荐的节目会在WEB页面中的“推荐节目”中显示。
最新推荐的前10个节目预览图片将在首页的海报区滚动显示，以吸引用户收看。
3.4.4评论管理
在评论管理中显示的评论都是用户在WEB页面中对各厅的每个节目所发表的评论。
系统管理员可以在这里对这些评论做删除和设置“是否显示”的操作。
删除的评论在WEB页面中将会消失。
设置为不显示的评论在WEB页面中也会消失，但是还可以把被设置为不显示的评论再重新设置为显示状态，这样评论在WEB页面中又可以进行显示。
3.4.5计费管理
系统管理员可以进行计费方式设置、用户充值、报表统计、点播记录删除等操作。
3.4.5.1计费方式
在计费方式设置中，对所有节目做统一的计费设置，计费方式分为四种：
免费、按点播次数收费、按网络流量收费和按网络时间收费。
除免费节目外，选择其他三种计费方式还需要为其指定单位费用。
考虑到用户在点播时的操作，还可以选择设置在两种情况下的免费设置：
每次点播持续时间少于一定数量；
每次点播网络流量少于一定数量的时候可以不计费。
3.4.5.2用户充值
本系统实行先充值再点播的计费制度。
系统管理员可以通过输入用户名搜索到某位用户或直接选中某位用户为其充值。
3.4.5.3报表统计
在报表统计中，可以统计系统内各用户的点播费用明细及整个系统的点播收入概况。
系统提供两种统计方式：
明细报表、汇总统计。
明细统计是统计每位用户在选定时间段内的点播次数、流量、时间和金额。
在用户名中输入待统计用户名，选择统计的起止时间后，点击“开始统计”按钮，则页面下方的列表区将显示该用户在该时间段内的点播明细。
汇总统计是统计所有用户在选定时间段内的点播次数、总点播人数、总流量、总时间和总金额。
当统计方式选择为“汇总统计”时，用户名输入框置灰，只能选择时间段，之后点击“开始统计”按钮进行统计。
3.4.5.4点播记录管理
为了节省数据库空间，允许系统管理员定时删除WEB端的用户点播记录。
在执行该操作之前一定要进行确认，以免发生误操作。
在删除时可以根据实际情况及需要选择删除记录的时段，本系统提供七个选择：
10天以前，
20天以前，
1个月之前，
2个月以前
3个月以前
6个月以前
所有。
删除的记录对应的是客户端“用户服务”中“我的账单”中的点播记录，面向系统所有用户。
3.4.6公告管理
系统提供公告的添加，修改以及删除功能，用户登录后即可醒目看到所发布的公告内容。
3.4.7系统设置
系统可设置是否允许匿名用户点播免费的节目；
可设置注册的用户是否要经过审核才能登录。
3.4流媒体服务管理控制
系统服务控制工具具有非常完善的配置管理功能，配置管理所涉及的主要内容有两部分：
对服务器属性配置进行各种设置，以及对服务器进行分布式设置。
3.4.1服务器基本属性配置
系统管理员可以对对该服务器的基本属性，包括服务器标识、用户的连接数据以及IP地址以及TCP端口进行配置，等进行设置。
3.4.2分布式设置
当单一流媒体服务器负载较重时，可以通过多台服务器进行负载均衡。
系统管理员可以为集群部署安装时所需要实现的均衡调度做一些设置，根据实际情况，可以把该服务器配置成主控服务器或受控服务器，对于主控服务器来说，负载条件与阈值是一个触发值，当满足其中任意一个条件时，即开始启动负载均衡服务，调度各副服务器。
对于受控服务器来说，负载条件与阈值是一个极限值，当满足其中任意一个条件时，即表示该受控服务器负荷已满，不再提供流媒体服务，此时主服务器将调度其他受控服务器。
3.4.3系统监控
系统管理员可对当前服务器的状态信息进行实时监控，以及对当前点播本服务器节目的在线客户状态信息进行监控。
能监控的当前服务器状态信息包括：
IP地址、主机名、当前的在线流数、本服务器所能支持的最大流数、当前在线用户所占用的总带宽、总带宽的平均值、当前服务器总的CPU占用率、视频服务所占用的CPU资源。
系统管理员可对在线客户状态信息进行监控，能监控的用户状态信息包括：
IP地址、主机名、点播时间、当前所占用带宽、当前所占用带宽的平均值、登录号、正在点播的节目名称以及所点播节目的路径。
3.5视频直播发布
系统具备强大的直播发布功能。
利用实时视频压缩、大数据量网络直播，异步视频控制等流媒体技术，在Internet或Intranet环境中，通过先进高效的数据传输技术，将采集到的视频数据，向整个网域内实时直播，达到网络内任何一台客户机均可同步观看电视节目、现场直播、摄像头视频、视频文件、电脑屏幕等。
3.5.1实时直播
系统支持VFW与WDM驱动的采集设备；
支持一机多路、一卡多路、多卡多路等不同的直播组合模式；
除了支持当前主流的MPEG-4编码技术与标准外，还支持MPEG-1、MPEG-2等多种多媒体编码技术与标准，以满足各种用户的不同需求；
支持高清网络视频直播，分辨率可高达720*576，帧率30帧/秒；
支持定时直播，定时录制。
3.5.2文件虚拟直播
支持对大多数的多媒体文件格式广播，包括MPEG1、MPEG2、MPEG4、AVI、WMV、Quicktime、WAV、MP3、AAC等；
支持文件列表编排直播，循环直播；
支持定时直播；
支持文件实时转码直播；
3.5.3屏幕直播
支持电脑屏幕实时直播，帧率可高达10帧/秒，视频清晰流畅。
3.5.4移动直播
授权用户通过Web远程登录，即可发布实时直播以及文件虚拟直播。
3.5.5转发
支持多级转发；
支持单播及多播两种方式，灵活应用于多种网络环境；
支持NAT网络部署；
支持分布式部署，支持大规模用户收看。
3.6媒体制作
系统融合功能强大的AVI文件编辑软件－VirtualDub，它能够生成、分割、分析AVI格式的文件。
在视频服务系统中使用VirtualDub，能给硬件资源和网络资源的充分利用提供极大的方便。
AVI是Microsoft公司创建的一种音、视频交互资源文件，其音频、视频的编码器可以随意配置。
例如，其音频有PCM、MP3等编码方法，视频有Indeo、DivX、BMP等编码方法。
将VirtualDub用在视频服务系统中，主要是取其生成AVI文件的功能，当然其截取AVI片断的功能也很有用。
DivX是一种MPEG4标准的实现，经过这种编码器编码的视频图像能够在相对较低的传输率下达到MPEG1（VCD标准），甚至MPEG2（DVD标准）的图像质量。
在视频服务系统中使用DivX重新编码MPEG1/2文件，或未经压缩的AVI文件，可以节约存储空间，减少视频传输的网络带宽占用。
用户也可以选用RealProducer制作RM文件，或WindowsMediaEencoder制作WMV文件。
3.7流媒体服务器分析
流媒体服务器作为VOD应用的核心硬件设备，为充分发挥软件系统的效能，需综合考虑与硬件设备合理配合使用。
通常从如下几方面入手：
A.服务器网络I/O
B.服务器总线I/O和CPU处理能力
C.磁盘I/O
D.磁盘阵列与服务器之间I/O
E.内存容量
具体分析如下：
CPU：
通常当服务器的瓶颈出现时，添加更多的CPU并不能提高其吞吐量。
流媒体服务器处理能力在一个到两个CPU之间会是线性增长的，但超出两个以后并不能得到较好的性价比。
内存：
增加更多的内存会提高流媒体服务器的并发数，但首先必须是如CPU、磁盘I/O、网络I/O没有超出最大值，比较合理的配置是512MB,超过512MB后性价比下降。
网络接口：
考虑采用多块网卡。
一块专用于流媒体点播，一块用于远程管理、监控以及接受实时媒体流和分发媒体流。
磁盘I/O：
为流媒体服务器性能主要瓶颈，如何优化磁盘读写速度至关重要。
流媒体服务器应当采用高可靠、读写快的RAID0或RAID5。
通常，由于受计算机总线速度限制，超过三块磁盘时并不能提高整体性能。
根据分析和考虑到以后的扩充性并和主干网接轨，视频服务器采用DELL2850服务器（双XEON3.0GHz；内存：
1G；硬盘：
146GSCSI10000rpm；网卡：
双千兆），直接接入主干网络，视频节目存储在服务器的磁盘阵列上。
客户端分别通过本地带有千兆模块的交换机与核心交换机级联，使用户能够很好的点播视频节目。
节目推荐采用700KbpsMPEG4媒体文件（如AVI、RM、WMV），当然从易用性考虑，也可以直接拷贝VCD（1.5Mbps）、DVD（3～6Mbps）媒体源入库，但受节目码流原因影响系统并发数会降低。
考虑直播便携和易用，并且同时还有录制的需求。
采用1台IBM的高性能的笔记本做移动视频采集，用来直播现场。
另一台直播工作站用以直播卫星电视节目、直播文件、录制教学或会议内容。
3.8存储设备选择
存储设备要求：
满足600小时MPEG4点播，且满足1000个用户同时点播所需的I/O出口带宽。
选用8块146GSCSI硬盘。
146G*8=1168G/SCSI，2个Ultra160SCSI通道的磁盘阵列，其总I/O出口能持续传输达到160*70%*8*2=1760Mbps带宽，足能满足两个出口并发1000个用户所需1000*700Kbps=700Mbps的带宽要求。
具体的流媒体服务和存储方案拓扑结构如下图所示：
本方案采用双Ultra160SCSI通道的磁盘阵列作为VOD的存储设备，每个通道的传输速率的峰值可达160MB/S，其持续传输可达110MB/S，一台主机通过两个SCSI通道访问存储系统，可实现两倍的带宽，即可实现持续数据传输达到220MB/S，同时可根据将来数据增长预计而选择具备多通道扩展性的磁盘阵列，以保护前期投资。
说明：
①由于网内应用VOD点播的客户端达到150个MPEG4并发，所以采用一台服务器基本可以满足要求。
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