校园网络数字视频点播系统.docx

1、校园网络数字视频点播系统校园网络数字视频点播系统技术建议书一九九八年十一月前 言我们公司对广州市电大决心投资组建校园数字视频点播系统的行动非常赞同，我们认为运用当前最先进、最高效的教育技术、教学方法是非常符合当前教育事业发展的需要，是“教育要面向现代化”方针的具体行动体现，并且目标清晰明确、技术合理可行。经过认真分析和研究，借鉴我们在其它系统的建设经验，并紧跟最新的INTERNET网络通信技术，我们编写了这本“广州市电大校园网络数字视频点播系统技术建议书”，决心在各级领导和专家的指导下，参与这一项目的建设，为广州市的教育事业发展作出我们的贡献。 本次工程设计以合理经济的网络结构为基础，以安全可

2、靠的系统管理为原则，以丰富实用的业务服务为重点，建议书共分为以下几个部分：第一部分为综述：行业背景描述，介绍系统设计的目标和遵循的原则；第二部分为系统简介：分别从基础系统和应用系统来介绍本系统的具体设计；第三部分提供一个具体实施方案,描述了如何有计划、有步骤地建设本系统；第四部分描述如何扩展本系统；第五部分为报价；第六部分为公司售后服务和售后服务的内容。目录1. 综述 61.1 背景 61.2 方案设计原则和目标 72. 系统简介 92.1 总览 92.2 基础系统描述 102.2.1 系统组成 102.2.2 系统结构 112.2.3 内容存储：分片存放 112.2.4 节目传送 112.2

3、.5 系统容量 112.2.6 容错和恢复 112.3 应用系统描述 122.3.1 管理工具 122.3.2 备课工具 142.3.3 播放工具 153. 系统实施方案 163.1 扩充、改建校园现有网络 163.2 软件系统的安装、调试和用户化开发 173.3 系统应用培训 174. 系统扩展 194.1 扩充节目容量 194.2 扩充系统用户容量 194.3 拓展系统使用覆盖范围 194.4 更新系统软件 205. 系统总报价 216. 附录 236.1 售后服务和技术支持售后服务的内容 231. 综述1.1 背景随着社会的进步和科技的发展，社会分工越来越细，人与人的依赖关系越来越多，社

4、会上的各种信息每年以指数形式急剧膨胀，传统的表达方式和信息传输方式早已不能满足人们的需求，人们已不再满足于单纯的语音信号、文字数据的传输，而是期盼着使用多种表示媒体，通过多种传输媒介令多种显示平台工作的通信模式，这种通信模式应具有集中性、交互性和同步性三大特征，是一种多媒体的通讯。 纵观当今的信息世界，多媒体的融通已遍及计算机、通讯领域的各种角落，从最简单的家用多媒体个人电脑到窄带ISDN网上128Kbps, DDN网上的Nx64kbps(N=130)的会议电视，乃是处于最前端的随意视像点播（VOD）系统，高速度、实时性、交互性的多媒体应用系统已向传统的通讯网（PSTN、PSDN、DDN、N-

5、ISDN）提出了挑战。众所周知，目前的通讯网是窄带的，以语音信息和文字数据为主要的服务对象，国内通信网用户接入的最大带宽主要局限在2.048Mbps以内，这远远不能满足多媒体通讯的要求。作为多媒体通讯的热门领域，VOD系统对网络带宽资源的要求更加巨大。对于采用MPEG-1编码技术的VOD系统，每个数字视像流的传输速率要求1.5Mbps。对于MPEG-2系统则要求48Mbps。可见，宽带网络技术是多媒体服务包括开展VOD业务在内的重要网络传输和交换的物质基础。 自1993年9月美国宣布“信息高速公路”计划后，全球掀起了信息高速公路热潮，纷纷投入巨款建设国家信息基础设施（NII）。中国也在积极、慎

6、重地开展CNII计划，为建立中国信息基础设施做技术和物质准备，敷设“八纵八横”干线光缆计划正在实施，广州、上海、北京首先在国内引入高速宽带ATM交换机。广州市已于1995年5月率先在全国建成了第一个ATM网-华美网，其主干线上的传输速率为155Mbps，并于近期投入使用了基于ATM的超级视聆通；上海和北京也建成了各自的ATM试验网，在其ATM试点工程主干线上提供155/622Mbps的传输速率。这标志着我国的通讯技术正在由窄带向宽带B-ISDN上迈进。B-ISDN的建立，为实时交互多媒体通讯提供了一条理想的交换和传输通道，可为用户提供高速数据互连，高清晰度会议电视，多媒体工作站通信，随意视像点

7、播等先进的多媒体服务业务。所有这些预示着一场新的浪潮-多媒体技术的应用将在中国蓬勃兴起。1.2 方案设计原则和目标针对目前广州市电大现有校园网络的基本状况，参照国际信息技术的发展经验，本着最优化的原则，为促进教育事业的发展，实现校内各类教育信息资源的公众共享，我们设计了广州市电大校园网络数字视频点播系统建设方案。本方案将要利用已有的和将要建成的校园网络资源，本着技术起点高、功能强、业务全、易于扩充、管理完备、便于用户使用的原则，组织并建设统一基于准宽带通信技术条件下的数字视频服务网络，以文字、图形、图象、动画和声音于一体的多媒体形式向广州市电大提供立体服务，并逐步实现与其它各省市电大的教育信息

8、交换，使信息高速公路网络成为21世纪教学的主要手段之一。基于上述宗旨，本网络系统设计方案不但做到网络设计功能齐全、宜于应用，具有极强的生命力和发展前景，成为全国乃至国际上的多媒体网络发展趋势中的先驱之一。综上所述，广州市电大校园网络数字视频点播系统遵循以下基本原则：1系统必须是一个安全、可靠、实用、相对独立的网络体系结构；2系统必须具备网络的先进性和可扩充性，服务业务灵活可扩充；3采用最先进的符合国际趋势的技术设备和手段，确保系统的先进性、开放性、兼容性、可扩充性，使系统具有不断提升的生命力；4遵循国际标准和中国标准；5系统应具有经济实用性；6系统运营管理高效可行，用户使用操作简易方便。2.

9、系统简介2.1 总览校园数字视频点播系统，是一套数字宽带技术的应用系统。通过一组协同工作的PC服务器群，在校园网上传送高质量的（MPEG I/II）视频节目，而学生可不受时间和空间的限制，在教室里通过终端自由地进行收看。服务器使用x86结构计算机，运行Windows NT服务器操作系统。管理工作站使用PC，运行Windows NT工作站操作系统。点播终端使用PC，运行Windows 95或者Windows NT工作站操作系统，安装IE。系统运用了关系型数据库技术，简化、方便了节目的管理；系统运用了当前流行WEB的技术，减少、简化了学生段端的应用程序，增强了系统的运行稳定性，减少了系统维护的工作

10、量；系统运用了国际、国内标准的协议、技术，如：网络选用IP协议、视频采用MPEG 1/2的压缩技术、应用框架采用WEB 技术，系统可以毫无修改的移植到INTERNET上运用。管理员用节目管理工具可以方便地为系统装载新节目，卸下暂不需要的旧节目，修改节目的参考信息，以及进行其它的系统维护工作。节目的播放采用按需点播的方式：用户在终端上查找到需要的节目后要求服务器立即开始播放。在节目的播放过程中，可以使用类似录象机的播放控制功能（暂停、停止、快进、快退）来收看需要的片断。在服务器不变的条件下，通过改变播放终端的放置方式，就可以形成辅助教学（一室一机）或电子阅览室（一室多机）的应用模式。2.2 基础

11、系统描述2.2.1 系统组成本系统分布于于一群运行NT的PC上。其核心部分是连接于高速网络上的一个标题服务器和若干个内容服务器。标题服务器（title server）的作用是接收转发客户端的请求；安排内容服务器的数据传输；保持系统时钟；管理系统资源；为管理工具提供系统的配置信息。标题服务器本身并不传送视频数据。内容服务器(content server)的作用是管理播放时间表；提取数据并发送给客户端。每个内容服务器带有115个SCSI硬盘，专门用于存放视频数据。在系统中的所有内容服务器在机器型号、网络接口、硬盘个数上都必须保持一致。增加SCSI适配器或内容服务器可以进一步增加系统容量。Web服务

12、器（Web server）的作用是为客户端提供WEB 服务的，由于本系统全部采用B/S结构，客户端的所有请求均首先通过WEB SERVER 进行处理。客户端(clients)运行一个播放器软件，其操作方式类似于普通的录象机。软件的核心是ActiveX控件，这个控件嵌入到IE，Netscape或其他浏览器中。2.2.2 系统结构 本系统是一个分布式的实时系统，由若干台计算机协同工作。机群之间在高速网络上建立数据链路和控制链路进行通讯。传送实时数据需要系统中的计算机之间紧密同步。本系统中用时钟同步技术来保证各个内容服务器步调一致地工作。2.2.3 内容存储：分片存放通过把单个分放在系统的各个磁盘上

13、的做法，使用户的负荷能够和有限的磁盘、网络I/O资源取得平衡。数据文件分成小块，按先后顺序分布在各个磁盘上。块的大小是根据磁盘的效率和不同的流量缓冲要求决定的；这种独特的存储方式能够保证系统服务能力内的所有用户都能有满意的收看效果，无论他们是否点播同一个节目。2.2.4 节目传送节目流的输出是通过调度表来管理，调度表体现了文件服务器和网络的能力。典型工作时，根据调度表逐个访问磁盘，每次读出一个数据块，然后把数据传送到网络上，发给相应的用户。当读完最后一个磁盘后，调度表又返回到第一个磁盘。2.2.5 系统容量系统的总容量（并发数）是用调度表的槽位个数计算的，这个数字等于一秒内读出的数据块个数乘上

14、磁盘个数；但还要取决与网络接口的速度。在快速以太网上可以有80Mbps的流速，在ATM oc-3接口上能达到100Mbps。如果使用了容错功能，容量会减少。2.2.6 容错和恢复我们在设计时考虑了高有效性，即使出现了硬件错误。为了避免系统中某个部分出错后使服务中断，系统内建有数据镜像功能。不管是单个的磁盘，内容服务器上的全部磁盘，或内容服务器本身出现故障，系统都可以继续工作。镜像数据是分布存放的，当某个磁盘出现故障，对它的读取负荷会平均分配到其他所有磁盘上，调度表中对故障盘的读取会在其备份盘上占用相等的一份带宽。我们用一个特别的协议来检测服务器本身故障的发生。每个内容服务器负责检查下一个内容服

15、务器的状态，并回答上一个内容服务器的询问。当出现超时，就把情况通报标题服务器，由标题服务器对调度表进行重排，所有对故障服务器的访问被分派到其他服务器上。当故障修复后，系统同样会检测到并自动将其加入调度表中，更换损坏的硬件不需要暂停服务。2.3 应用系统描述从用户操作上，应用系统分为三大部分，分别是 管理工具 备课工具 播放工具所有的操作都是通过浏览器软件（IE），在Web页面上完成。下面分别说明各部分的详细功能：2.3.1 管理工具管理工具是给系统管理员使用的一套工具，完成系统维护的各种功能。包括：1. 查看系统运行状态 查看服务器的工作状态 查看磁盘的工作状态2. 管理播放终端 显示已经连接

16、的播放终端的名字，网络地址，播放状态等信息 管理员可以切断某台播放终端的连接。3. 管理教师用户帐号 系统可以根据帐号区分不同的教师，并为他们保留个人的备课信息 一个帐号包括 帐号名/全名/密码 的信息 增加帐号 修改帐号 删除帐号4. 节目管理节目管理是管理工作的主要部分a. 节目库管理每个节目在节目库里对应一条记录，该记录包含了以下主要内容 节目正名：唯一的数字编号，为系统所识别 节目全名：对人而言更有意义的名字，如“物理实验（一）” 内容描述：对节目内容的简单描述，方便挑选节目 分类信息：对节目分门别类的信息。根据教学的需要，包括有“科目”、“年级”、“学期”、“语言” 分段信息：一个节

17、目可能包括了和某课题有关的多个片段，可以用分段信息指示出来。一个分段信息格式为 开始点/结束点/分段说明还有其他含义明确的属性如“长度”等，不做特别说明。对节目库的管理工作包括 增加节目记录 修改节目记录 删除节目记录b. 节目调度节目库的建立只是输入了关于节目的信息，要在系统上播放节目，就必须把录有节目视频信息的mpeg文件装载到服务器上。由于系统一般没有足够的容量将所有的mpeg文件装载，所以要根据需要调度节目，即改变节目的“在线”状态。可以提供的操作有： 加载节目：指定要加载的节目正名和对应的mpeg文件存放路径，系统检查有足够空间后，把mpeg文件装载到服务器，并标志节目为“在线”。否

18、则给出空间不足的信息，取消加载请求。 卸下节目：指定要卸下的节目后，系统检查节目是否“在线”，若是则释放其占用的磁盘空间，并标志节目为“非在线”。 处理调度请求：管理员可以查看教师发出的调度请求，请求的格式为 “申请人/申请节目/使用时间”，若同意申请，根据申请的信息进入加载节目的操作；若不能满足申请，可回复申请人原因。2.3.2 备课工具为了让教师能够更方便的裁剪教材，系统提供了一套备课工具。教师可以翻看教学节目表，根据授课内容的需要挑选节目；浏览节目的内容，裁剪出配合教学的片断。最后把若干个片断组合成一次教学用的材料。在使用的时候可以把这个材料当做一个节目来播放。对于那些没有在线的节目，也

19、可以在备课系统中向系统管理员发出装载请求。备课工具提供的操作包括： 通过帐号登录访问个人空间 查找节目库，挑选需要的节目，对不在线的节目，发出调度请求 查看请求的完成情况 播放在线的节目 剪切片段，片段用“片段名/节目名/开始点/结束点”的形式表示 把片段依次组合成教材 保存对教材的修改 预览教材2.3.3 播放工具播放工具用于课堂上向学生展示节目内容，提供的操作包括： 通过帐号登录挑选自己的备课教材 查找在线节目库，挑选需要的节目 拨放教材或节目 使用播放控制功能（播放，暂停，快进，倒退，停止）控制播放过程 使用节目中的分段信息控制播放过程 使用备课教材中的片段信息控制播放过程3. 系统实施

20、方案根据上一节对系统的描述，结合电大现有网络资源，我们提出以下实施建设方案以拱参考：3.1 扩充、改建校园现有网络首先扩充、改建校园现有网络，使之能够承载大容量的视频数据；同时，并不会影响现有网络应用系统的运行；由于整个数字视频系统网络数据流量大、负荷重，安全性和服务质量(QOS)要求高的需求，建议采用如下的网络设计方案：采用快速交换式以太网技术组建校园骨干网，采用技术组建校园内各个教室结点,网络拓扑结构采用二级星型结构。快速以太网是当今最流行的局域网络技术，其高速率可以满足目前业务的传输带宽的需求，产品非常成熟，各厂商间产品的互兼容性也较好，是建骨干网的首选技术，但建设成本较高；而相对来说。

21、交换式以太网的建设成本要低得多，在相关结点教室采用交换式以太网技术完全满足当前甚至将来一段时间视频业务的需求，因此，在结点教室采用交换式以太网技术是比较经济、务实的选择。1、 涉及到数字视频点播的各教室节点网络采用作为网络交换机，对于用户分布较密集的结点，应考虑增加一台网络交换机。所有相应的水平布线系统达到三类标准即可；2、 骨干网络选用端口密度适中、总线较宽的Fast Ethernet Switch作为骨干交换机，提供100M/100Mbps交换连接能力。各节点交换机以100M的速率与骨干交换机相连构成星型主干。所有相应的垂直布线系统必须达到五类标准；3.2 软件系统的安装、调试和用户化开发

22、软件系统的安装包括以下几个内容： 服务器群的安装 操作系统的安装，NT4+SP3 WEB服务的安装，IIS3或IIS4 数字视频点播服务软件的安装当系统安装、调试完毕后，系统可以完成前述的所有基本功能，但如何组织现有的教学资源、调配教学视频素材、确定用户界面等还须做许多用户化的工作，如：视频内容的目录结构，用户初始化数据录入、操作界面的替换等，这些工作必须有用户方人员的配合和参与一起与我方的软件开发人员共同完成。3.3 系统应用培训一个计算机应用系统能否成功除了系统本身的各个要素外（如：应用模型的设计、软件编写的质量、界面的友好程度等），很大程度上还取决于用户的应用水平，培训是系统应用的第一步

23、，培训的目的是为了让用户更好的理解系统应用模型、提高系统使用的熟悉程度，从而使之真正成为自己的教学手段，提高教学质量和效率，同时对我们而言，也是一个信息反馈的过程，为我们优化系统提供丰富的实践机会。系统培训可以分阶段、有步骤的进行。在系统建设的初期，我们对用户进行系统构建应用模型的培训、类似系统的介绍等；当用户对系统有一定的了解之后，再对用户进行实际使用操作的培训，这种培训是有针对性的，如对系统管理员、教师、学生就会分别有不同的内容；当系统运营了一段时期后，用户相当熟悉了本系统，想对系统做进一步的开发，那么，我们也要提供相应的培训，如：开发工具的选型、开发工具的使用等。系统培训的可以灵活多变，

24、如：现场讲解、座谈、具体辅导、公司专门培训等。3.4 系统实施进度安排第一周11.23-11.29第二周11.30-12.6第三周12.6-12.13第四周12.14-12.20合同的细划_设备的购置 _网络改造_系统的安装调试_软件用户化开发_4. 系统扩展系统扩展一般有如下几个原因： 系统视频服务器存储容量不够了，节目调度相当频繁 系统用户数量激增，现有的系统视频服务器非常繁忙，用户常被拒绝访问 需要扩大系统的覆盖范围 需要更新系统软件，使之符合国际国内标准就上述几个原因，本系统做了充分的考虑，并提供了相应简便可行的解决方案，并会积极的参与系统的扩展工作。4.1 扩充节目容量当系统视频服务

25、器存储容量不够了，节目调度相当频繁时，增加Content Server 的磁盘即可；若磁盘插槽已满，可增加一台Content Server。4.2 扩充系统用户容量当系统用户数量激增，现有的系统视频服务器非常繁忙，用户常被拒绝访问时，应该考虑扩充系统用户容量了，增加一台Content Server即可解决问题，系统最高可有12台Content Server并行运行。4.3 拓展系统使用覆盖范围学校需要扩大系统的覆盖范围，让更多的老师和学生能够使用到本系统，那么首先必须拓展校园网的覆盖范围，无论采用HFC（同轴光纤混合网）、B-ISDN（宽带综合数字业务网）、SDV（交换数字视频）技术，都会兼容

26、现有的IP协议和WEB应用框架，那么都不会影响本系统的应用效果，只要上述通讯子网能够满足数字视频的传输必要条件，足够的带宽和良好的服务质量。4.4 更新系统软件我们保证会提供相应的最新版本的系统软件对系统进行升级，使之符合国际国内标准。软件免费升级服务：对于由我公司开发的网络应用系统，只要在新的软件版本中没有添加重要的新功能，我们将提供免费的版本升级服务；软件收费升级服务：第三方厂家的应用系统的升级软件版本，或我公司的重要升级版本，我们将根据实际情况收取升级费用；5. 系统总报价本期工程设计使用2台服务器组成视频服务器群，36G硬盘容量。这个配置能够提供约40小时的1.5M MPEG I在线节

27、目容量，满足80个并发用户的播放能力。另外系统需要两台中心服务器用以提供管理和WEB应用。校园网的架设采用100M交换主干，用户端采用10M交换网络。附录5.1 售后服务和技术支持售后服务的内容我们公司已成立了用户服务中心和调度中心，全面协调开发、工程、服务等工作，并开设专门的服务热线电话，24小时接受用户故障申告，能在最短时间内为用户解决问题。“不仅让客户满意，而且让客户感动”是我们的服务的目标、我们公司有专门的培训部门，可随时为客户提供培训服务。我们公司与客户签订合同之后，我们公司将向客户提供让客户满意的售后服务和技术支持。1向客户提供有关的技术文档，按合同约定，提供系统安装手册，必要的图

28、纸，如机房平面图、缆线图、设备端口接线表等，提供设备维护手册和用户手册。2向客户提供技术服务，包括初、中、高级的技术培训。培训时间，地点及培训人数，双方按合同规定协商安排。3如果需要，我们公司可安排客户对进口设备进行原产国的产地厂验。参加人数，出访时间，厂检地点按合同协商安排。4质量保证，我们公司保证提供给客户的各种设备能正常运行，并在合同保证期内，对有故障的设备进行免费返修，在超过合同保证期以后，我们公司对售出的所有设备负责终生维护，只收工本费。返修后，将设备或部件返回客户时，如果设备或部件的设置与初始状态不一致时，（如升级或改版），会附上新的配置说明。5设备返修期间的承诺，国产设备返修期1个月，进口设备返修期2个月，返修期间内保证系统正常运行。6提供长期技术咨询和应用系统支持。对于客户的问题，提供客户满意的答复，对于客户对现有设备改进的要求，提供新技术咨询，可向客户介绍新产品，新设备的性价比，为客户更新改进原有设备提供建议。7对我们公司开发的应用系统，网络平台等提供免费版本升级服务。对于第三方厂家提供的系统软件，应用软件版本升级时，只收取成本费。8可以接受客户委托，为客户开发所需求的应用系统软件，并负责系统集成、安装、调测、开通业务及开通后的技术支持。9为客户提供技术支持，小时服务热线电话：