校园视频直播点播系统设计与实现

李念

摘 要：传统校园视频直播点播系统主要通过学校管理人员采集电视机顶盒信号、会场摄像机信号和上传已有视频源等方式，给全校师生提供视频服务。与传统视频直播点播系统相比，文章中的视频直播点播系统优化了电视信号源采集、用户管理和数据统计等内容，极大提升了系统运行维护的监管能力。

关键词：电视直播;视频点播

中图分类号：TP393.18 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）04-038-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.019

随着信息化建设的不断深入发展，尤其是疫情防控常态化后，学校召开了大量的线上会议、学术交流活动和讲座。由于会场模式的多样性、管理的复杂性、场地的局限性和传播媒介的单一性等原因，只有部分师生能够在会场直接参与，而其他师生则不能现场参与体验和学习交流。

为了提升学校会议精神和学术活动的影响力，满足师生参与观看的需求，针对重要的会议活动，使用视频直播点播系统进行现场直播，使更多的学生、教工通过线上方式学习观看，显得尤为重要。并且，多年来学校积累了许多宝贵的视频和课件资源，由于没有统一标准的平台进行展示而未得到充分利用，因此，师生急需一个资源点播平台来充分利用这些宝贵的视频资源。

1 流媒体技术

流媒体技术是指将连续的影像和声音信息经过压缩处理后放在服务器，由视频服务器向用户计算机顺序或实时地传送各个压缩包，让用户一边下载一边观看、收听，而无需等整个压缩文件下载到本地计算机上才可以观看的网络传输技术。首先，在本地计算机创建一个缓冲区，在播放前预先下载一段数据作为缓冲，在网路实际连线速度小于播放速度时，播放程序会取一段缓冲区内的数据进行播放，这样就可以避免播放内容中断的现象发生，也使得播放内容质量得到保证[1]。

2 系统构成要素

该系统主要包括发布管理平台、编码模块、存储模块和发布服务器，如图1所示。通过发布管理平台接入有线电视、卫星电视、现场直播、静态视频文件等视频源，进行统一的编码和存储，再由发布服务器将视频发布到电脑、手机、平板等终端进行播放观看，不需要在播放设备上安装任何插件。发布服务器最多可以支持5 000用户同时在线播放720P的高清视频，如果同时在线观看人数超过5 000人，可以通过新增发布服务器的方式实现观看人数的升级。

3 系统设计难点

近年来，校园视频服务成为校园数字化建设中必不可少的组成部分。在良好的校园基础环境下，如何利用高带宽的校园网络进行丰富多彩的多媒体应用，以便更好地服务于教学和科研，已成为今后校园网建设的重要任务。然而开展视频服务有两个关键因素：内容和带宽。如何充分利用校園内已有的各种音视频设备转换成网络音视频流，如何在良好的网络环境下利用组播技术节省宝贵带宽，是系统设计需要重点关注的问题。

3.1 音视频编解码技术

先进压缩技术和自适应技术是音视频信号远程实时高效传输的有效保障。为了减轻视频流给网络带宽的压力，采用最先进的音视频编解码技术对音视频信号进行实时编码，采用音视频远程传输技术对编码后的音视频数据流进行传输，不仅有效减少音视频所占的网络带宽，还能保证音视频的传输质量，使音视频信号更加稳定、安全和可靠。

3.2 音视频传送技术

网络带宽作为音视频信号远程实时高效传输的瓶颈之一，由于网络不稳定性或网络带宽的不足，音视频信号常常会出现丢包、抖动和花屏现象，甚至会造成信号卡顿和中断。视频点播功能能够实现音视频内容的分发，使用户尽可能接近音视频流，在保证音视频质量的前提下避免网络带宽浪费;在广播模式下，采用组播技术将音视频信号发送给特定用户组，实现“一次发送、组内直播”，减轻网络带宽压力，提高数据传送效率。

3.3 音视频续传技术

传统流媒体直播模式下，一旦传输网络或者编解码设备出现问题，随即就会导致音视频信号传输中断，直接影响用户的观看体验。为应对突发事故发生，适应复杂的网络环境，保障音视频信号传输的稳定性，采用音视频续传技术能够有效保障用户的观看效果。在设置的时间段内，音视频信号流都可以重新连接，保证流媒体信号传输的连续性，避免因意外导致现场信号重新采集传输，使用户察觉不到故障情况。

3.4 音视频负载分担技术

音视频信号采用负载均衡策略，能够自动识别流媒体服务器负载情况。当流媒体服务器压力过大时，系统会立即启用新设备，分担服务器的过载压力。根据访问数量、负载量、响应时间等参数，系统提供整个网络体系的负载均衡和各设备节点的负载均衡，能够实现高效的带宽平衡和用户数量机制，满足直播点播系统的多并发流业务需求，能大幅提高工作人员的指挥调度能力，保障音视频信号的稳定传输[2]。

4 系统设计目标

4.1 完善系统功能，提高用户数量

视频直播点播系统，可以实现师生数量不受场地空间大小限制，还可以在活动直播正式开始前进行在线宣传，扩大活动影响力。直播活动支持聊天室实时互动，在线观看直播的用户可以进行交流;考虑到学校的管理需求，支持敏感词、IP或用户ID聊天内容屏蔽。在直播过程中，系统支持活动内容实时录制，活动结束后录制的视频会上传到视频直播点播平台，用户可以随时进行点播观看。

4.2 优化播放效果，降低出口带宽

视频直播点播系统电视直播源由北京邮电大学统一推送，实现了电视直播效果最佳化。系统提供超过80个电视频道的直播，支持多个视频源接入，包括有线电视源、卫星电视源，并且能够获取到电视频道的节目表信息，为用户提供全面的观看体验。用户能够自由选择时段进行录屏回放，避免错过节目。电视源信号支持IPv4和IPv6传输，可以不占用珍贵的IPv4资源。师生通过学校局域网收看电视直播，节约出口流量和带宽。

4.3 提高视频价值，实现教学效果

通过发布管理平台上传视频资源文件，给视频打标签进行分类管理。学校可以将精品课程录像上传到平台让学生观看，充分利用资源优化教学效果，也可以把学校的视频宣传材料上传到平台供内外网用户观看，达到宣传效果。学生还可以通过点播平台观看各种大型活动的录像，不用一传一地寻找活动视频。

5 系统实现功能

视频直播点播系统主要具有电视直播、视频点播、活动直播等功能。

5.1 电视直播

视频直播点播系统配合北邮电视源，优化电视直播播放效果。系统能够提供超过80个电视频道的直播，支持多个视频源接入，包括有线电视源、卫星电视源。电视源信号同时支持IPv4和IPv6，可以不占用珍贵的IPv4带宽。校内用户收看电视直播走内网，可以节约出口流量。

5.2 视频点播

用户在发布管理平台上传视频资源文件，给视频打标签进行分类管理。用户可以将精品课程录像上传到平台上让学生观看，充分利用资源优化教学效果，也可以把学校的视频宣传材料上传到平台给内外网用户观看，达到宣传效果。学生还可以通过点播平台观看各种大型活动的录像，不用一传一地寻找活动视频。

5.3 活动直播

活动直播能解决学术讲座、学院活动直接参与人数过少、关注量低、影响力差的问题。观众数量不受场地空间大小限制，可以在活动直播正式开始前进行在线宣传，扩大活动影响力。活动直播还支持聊天室实时互动功能，在线观看直播的用户可以进行互动。考虑到学校的管理需求，支持敏感词、IP或用户ID内容屏蔽。

5.4 数据统计

系统支持用户、视频文件、观看时长等多个维度的统计。观看用户数统计是活动直播过程中实时观看人数的统计，能够帮助用户了解活动效果。视频观看量统计是统计视频在指定时间段内被播放的次数，通过这个统计数据，用户可以了解学生都喜欢看什么视频，针对性地提供更多受欢迎的优质视频。还支持多维度检索，可以根据频道、用户IP、用户所在子网、时间进行检索，就可以了解不同子网下的用户都喜欢看什么视频，什么时候是观看高峰期，对学校的视频资源管理提供参考。

5.5 权限划分

考虑到学校的管理需求，系统提供用户权限划分功能，支持资源发布者和系统管理者两类权限。资源发布者只拥有对视频资源的管理权限，包括申请直播、发布视頻文件、查看信息统计以及对观看和评论的权限进行管理。系统管理员在资源发布者权限的基础上增加了对直播和视频资源的审核管理、服务器管理、前端播放页面管理和系统用户管理权限。

参考文献

[1] 罗祥远.流媒体技术应用教程[M].第2版.北京：北京交通大学出版社，2018.

[2] 于雷.校园网网络直播系统设计[J].电脑知识与技术，2014（10）：2385-2387.