基于流媒体技术的校园网络电台构建

庞丙秀

江苏省徐州医药高等职业学校 江苏 221116

0 前言

以数字技术、网络技术和多媒体技术为代表的信息技术把人类带进一个崭新的时代—流媒体时代。基于流媒体技术的校园网络电台改变了传统的校园电台的工作模式，克服了由于建筑物造成的盲点、多校区不同步、受时间限制、交互性不强等特点，并能够在主校区无线调频播出的同时进行网上直播和自动备份，并实现对已播送节目的网上点播，管理员还可以对网上播出实行远程控制。

1 流媒体技术

流媒体包含两种含义，广义上指音频和视频成稳定和连续的传输流和回放流的一系列技术、方法和协议的总称，通常称为流媒体系统；狭义上指与传统的下载—回放（Down-Playback）方式相对的一种媒体格式，能从Internet上获取连续的多媒体流，用户可以边播放，使延时大大减少。流媒体实现的关键技术是流式传输，在这种流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看见其中的内容，而是只需要经过几秒或几十秒的启动延时即可在计算机上利用相应的播放器对流式多媒体文件进行播放和观看，其剩余部分继续工作。流媒体的传输种类包括顺序流式传输和实时流式传输。

1.1 顺序流式传输

顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的其他部分，而且还不能像实时流传输那样在传输期间根据用户连接的速度做调整。

1.2 实时流式传输

实时流式传输是指保证媒体信号宽带与网络连接匹配，使媒体可被实时观看到。目前，实时流媒体的网络传输协议主要包括以下5种：

（1）实时传输协议（Realtime Transport Protocol，RTP）：针对多媒体数据流的一种传输协议。

（2）实时传输控制协议（Realtime Transport Control Protcol，RTCP）：和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。

（3）实时流服务（Realtime Streaming Protocol，RTCP）：定义了一对多的应用程序如何有效的通过IP网络传送多媒体数据。

（4）资源预定协议（Resource Reserve Protocol，RSVP）。

（5）绘画描述协议（Session Description Protocol，SDP）。

2 流媒体在校园中的应用形式

我国校园网络建设日趋成熟，基于校园网络的多媒体教室、电教中心、图书馆、视听中心、学生公寓等之间进行动态视频、语音和数据的教学、课件点播、广播、现场实况转播、远程监控，视频会议成为需求的主流，促进流媒体技术在校园中得到广泛应用。

2.1 广播式课堂

从卫星、电视、DVD光盘、摄像机等采集的教学多媒体信息资源，用采集卡输入计算机后编码成流媒体格式，编码后上传到流媒体服务器，实时广播的内容还可以存储下来做成集文本、音视频为遗体、表现力丰富的多媒体课件。

2.2 交互式教学

随着教育教学改革的进展，自由选择授课教师成为可能，将出现选择名师课程的学生一个教室容纳不下，可以利用流媒体技术来解决。将一台摄像机放在教师授课的教室，摄像机拍摄的教师授课过程实时的传输到流媒体编码机，经过采集卡的采集、编码后实时地上传到流媒体服务器，再由流媒体服务器实时发布到其他教室的终端计算机，利用投影仪将教师授课过程实时的播放出来。

2.3 在线答疑

利用流媒体技术，实现“面对面”，一对一或一对多的在线答疑，在校园网上构建软件平台的答疑中心，教师和学生可以通过任何带有音视频设备且和校园网连通的计算机登录到答疑中心，学生可以选择不同的教师提问，教师可以针对某一学生或多个学生进行答疑，管理员负责维护秩序，协调答疑中心中学生与教师之间的沟通。

2.4 现场直播、电视转播

利用流媒体技术可以实现校园网上电视节目实时转播。利用电视卡接收有线电视信号，采集到视频采集卡，再经过编码、压缩后上传到流媒体服务器，通过媒体网站，就可以实现网上实时现场直播。交互式网络电视IPTV、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，基于互联网的方式来实现服务器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，具有很强的发展前景。

2.5 远程监视、视频会议

在大学校园内适当的位置布置一些数码像机、通过校园网络连接到编码计算机的视频采集卡上，有编码计算机采集编码后上传到控制中心，即可监视整个校园，或直接在摄像机前端安装采集编码模块，编码后信息通过网络传到控制中心，这样不论网络是否畅通，都能保障监控信息不丢失，同样把大学之间学术交流的会议中心摄像机采集信息，利用教育网重组的网络宽带，实时在各个大学中进行直播，很容易实现视频会议。

2.6 数字多媒体图书馆

现代大学图书馆实现网络上的树木查询，预定和借阅，已经不能满足师生的需求，基于多媒体的视听资料增多，传统的图书馆走向数字化，利用流媒体技术可以实现，在网络上教师、学生可以直接查询图书馆的多媒体视听资料和教学录像课件，并在网上直接借阅收看。

3 基于流媒体技术的校园网络电台构建

3.1 网络视频直播系统

基于流媒体技术的网络视频网络直播系统构成如图1所示，包括硬件系统和软件系统。

图1 网络视频直播系统构成图

（1）硬件系统

硬件系统包括视频源、视频捕捉设备（实时编码工作站）、视频编码直播服务器和客户端四个部分组成。

视频源即你要直播的视频内容的来源，它可以是电视机接收的节目（如足球世界杯）、摄像正在拍摄的现场活动机（如学校运动会、春节晚会）。

视频捕捉设备（实时编码工作站）主要指视频采集卡，将音频信号转换成数字信号，与软件编码器（Windows Media Encoder9）相配合，生成音视频流。

视频编码直播服务器：在高性能的服务器上，安装视频采集卡和编码软件就可以担当视频采集和直播的工作，实现节目的录制。如果配置多块采集卡就可以实现多路信号的同时直播，视频编码起对CPU的要求较高，从而网络的宽带影响比较大。

客户端：普通个人计算机，安装播放器，就可以收看直播视频流。目前的直播系统基本上采用B/S结构，客户机通过浏览器就可以收看节目。

（2）软件系统

软件系统由视频编码直播服务器和客户端组成。视频编码直播服务器指的是Windows Media Encoder的各类视频采集卡驱动。客户端是安装Windows Media Player 等各类版本的播放器。

3.2 网络视频点播系统（Web VOD）

网络视频点播系统的结构如图2所示，系统主要是由视频点播服务器、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Web VOD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，处理来自客户端的点播请求，经过请求验证后，将视频流“推”向有点播请求的客户端。

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、处理客户端在点播期间的所有信息，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高速硬盘组或磁盘组阵列组成，与专业视频服务器相连，用于存储数字节目，存储容量根柱存入节目多少而定。

图2 Web VOD视频点播系统结构图

Web VOD通常提供以下三种服务方式，以适应不同的需求。

（1）单点播方式（unicast）：在这种方式下，用户单独占有一个节目通道，并对节目具有完全的控制，可以有类似与录像机的控制，随机播放、快进、快退、暂停、慢放。这种服务方式具有快速响应、交互性能好的特点，具有好的服务质量。

（2）多点播放方式（multicast）：在这种方式下，几个用户共同拥有一个节目通道，但节目只能线性播放，即从头放到尾，用户不能进行控制，这种方式相当于预约播放方式，具有简单的交互性，提供中等的服务质量，有较多的用户。

（3）广播方式（BROADCAST）：在这种方式下，节目通道相当于一格有线电视频道，由VOD系统统一安排时间和节目，这种方式类似于广播，不具有交互性，提供较差的服务质量，但具有较多的用户。

4 基于流媒体技术的校园网络电台设计实例

本实例为基于WMT（Windows Media Technology）技术和（ASP+ACCESS）技术的网络点播系统（Web VOD），在此网站，管理员可以通过该系统为同学提供电影下载和在线视频服务。系统包含了视频软件下载安装、会员管理、视频信息显示播放、视频搜索、视频栏目管理和视频信息管理6种功能，其功能结构如图3所示。

图3 基于WMT技术的网络点播系统功能图

5 总结

加强校园网基础建设，使校园内有网络需求的各地方都能以高速接入校园网，通过流媒体技术和网络技术结合，就可以利用校园网充分为学校的教学服务，使得教学方式更加灵活，学习方式更多样化，从整体上提高了办学水平。毫无疑问，流媒体技术在校园网中在充当越来越重要的角色，从而真正实现数字化校园环境。

[1]丁晃，吴杰宏.流媒体及文件格式的分析与应用.沈阳航空工业学院学报.2003.

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