流式媒体在空管自动化体系中的应用前景

向宸薇

【摘要】    随着网络技术和空管自动化技术的发展，传统的多媒体传输和管理已经不能够满足空管自动化体系的需求，流式媒体技术在未来空管自动化发展的多媒体管理架构方面有着重要意义和广泛应用前景。

【关键词】    流式媒体    空管自动化体系    应用前景

引言：

随着5G时代的到来，网络技术飞速发展，数据传输速率的大幅提升为技术环境的改善提供了良好的基础。流式传输加速多媒体内容传播速度和提升用户观赏体验的同时，也使得传播内容更加多样化，除了传统的视频音频传输，还可以和用户进行即时交互，有着广泛的应用前景，值得深入研究。

一、流媒体

流媒体（streaming media）即流式传输，是将一连串多媒体数据压缩后在互联网上分段发送，让用户可以即时观看媒体内容的一种技术。区别于传统多媒体传输，用户需要先将完整的多媒体内容下载至本地计算机才能观看，流式传输使得多媒体数据的数据包可以像流水一样在网络上流动，用户端可以一边下载一边观看，提高了实时性能，降低了用户端的缓存容量。

流媒體包含了视频流、声音流、动画流、图像流和文本流等在时间上具有连续性的媒体数据，多媒体传输内容更加丰富，传输时在用户端的主机上先创建一个缓冲区，在播放多媒体内容前预先下一段数据作以缓冲，如果传输速度小于播放速度，播放器就会播放缓冲好的多媒体数据，使得播放具有连续性，播放品质得以保障。

随着网络技术的飞速发展，进入了5G时代，在网速得到大幅度提升的同时，流媒体技术也会在更多场合被广泛应用。

二、推流与拉流技术

推流是指多媒体播放端如电脑、手机和摄像头等设备将采集封装好的数据推送至服务器的过程，而拉流则是指观看多媒体内容的用户端如显示屏、智能电视和电脑等设备用指定地址从服务器端拉取数据进行显示的过程。

广泛应用的推流/拉流协议有RTMP（Real Time Messaging Protocol）实时消息传输协议，HLS（Http Live Streaming）基于HTTP的流媒体实时传输协议，WebRTC（Web Real-Time Communication），基于网页的即时通信，可根据实际的项目需求选用相应的推流/拉流协议。

1.RTMP（Real Time Messaging Protocol）实时消息传输协议

RTMP是Adobe公司提出的一种用来在Flash/AIR平台和支持RTMP协议的流媒体/交互服务器之间进行音视频和数据通信的应用层协议，是一个基于TCP的协议族，协议包括了RTMP的基本协议和RTMPS、RTMPE和RTMPT等多个增加了安全、加密等功能的其他变种协议。RTMP协议规定了视频格式需为H264编码，音频格式需为AAC或MP3编码，RTMP作为主流使用的流媒体传输协议有着对CDN节点支持良好和实现难度低等优势，但Adobe公司已不再继续更新协议，并且协议本身不支持浏览器成为RTMP的劣势。

2.HLS（Http Live Streaming）基于HTTP的流媒体实时传输协议

HLS是由APPLE公司提出的一种基于HTTP协议的流媒体传输协议，将流数据分割成小文件进行下载，会话包含M3U8描述文件和TS视频文件，开始一个流媒体的会话后，客户端收到M3U8文件，通过该文件寻找可用的流文件。

HLS协议规定了视频格式需为H264编码，音频格式需为MP3、AAC和AC-3编码，由于是基于HTTP协议的，HLS协议不会轻易被防火墙屏蔽，缺点是传输延迟跟其他流媒体传输协议相比较大，对视频观看实时性有较高要求的情况下要慎用。

3.WebRTC（Web Real-Time Communication）基于网页的即时通信

WebRTC是由Google、Mozilla和Opera共同支持与维护的一个开源协议，基于SRTP和UDP协议，支持目前市面上的大部分浏览器，传输延时较低，支持点对点的通信，对一对一交互的流媒体传输十分友好。

三、流式媒体在空管自动化体系中的应用

早期的空管自动化体系主要由自动化系统组成，对实时监控和录像需求集中在管制员在自动化系统监视数据工作界面的操作，随着科技日新月异，自动化系统不断扩展衍生出飞行计划工作界面、电子进程单工作界面等新的工作界面，同时伴随协同决策系统、AMAN、DMAN等辅助系统陆续加入，不断丰富着空管自动化体系，随之而来也产生了一些问题：

1.并非每一套设备在初始需求里都对这些设备的所有工作界面设计了监控和录像需求，后期一旦有远程监控和录像需求，不管是长期需求还是临时性需求，都需要联系厂家专门制作相应的软件;

2.录像软件部署在管制所使用的工作站终端上，占用终端资源，如果终端发生类似进程卡顿之类的故障，录像软件也可能无法正常工作，不能百分百真实还原管制员操作的画面;

3.录像软件记录下的录像格式不是常见视频格式，只能通过特定终端播放，无法用于讲评和教学;

4.监控与被监控终端连接时占用双方资源，同时监控多个席位的工作情况时对监控数目有严格限制;

这些问题的关键在于空管自动化体系里对于多媒体的传输及管理依然是传统的先打包再传输，由本地计算机部署的录像软件记录下一段完整的录像再转发到对应的服务器存储，监控主机终端与管制员正在使用的终端进行一对一连接才能进行监控。这样就需要每套系统都有自己对应的录像软件和监控软件，增加了经济成本和时间成本。

通过流媒体技术，可以搭建一套跨平台跨系统的视频采集存储系统。系统可以将管制员工作界面的多媒体内容实时推流到流媒体服务器进行统一存储和管理，监控端按需从流媒体服务器拉流自己需要监控的工作界面实时进行监控。

基于流媒体技术的多媒体内容管理系统架构借助视频采集卡等视频采集设备将客户端的视频画面等多媒体数据采集并编码输出成推流协议需要的格式，推流至流媒体服务器，由服务器端部署的视频录制软件对各个席位的工作界面内容进行录制和存储等管理工作，而监控端可将视频流从服务器端拉流至本地进行实时监控，可监控终端数目可以根据现场需求配置。

这种基于流媒体技术的架构，视频采集和编码由视频采集卡等外置设备完成，视频录制由服务器完成，无需将录制软件部署在客户端，不占用客户端资源。视频采集卡直接从主机采集视频信号，采集到的视频画面与屏幕显示的工作画面完全一致，真实记录了工作界面情况，也杜绝了由于终端故障或录制软件自身问题引起的录像与实际画面不一致情况。

这种基于流媒体技术的架构是可以跨平台跨系统兼容使用的，不再拘泥于某套系统专用或某平台专用，可以适用于各套系统，经济成本低，搭建时间快。

还可以在流媒体服务器上配置其他管理功能，将视频格式存储为各系统可识别的通用格式，与音频进行合成或进行其他类型的二次加工为讲评和教学等功能扩展提供素材。

四、结束语

基于流式媒体技术的多媒体内容管理架构不仅搭建快捷，还可复用于不同场景，为空管自动化飞速发展中产生的各种录像和监控需求提供了另一種思路，节省了经济成本，提升了工作效率，这种可以实现跨平台跨系统的技术和其应用价值值得进行更为深入的探讨和研究。

参  考  文  献

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