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寶麗通視音頻服務(wù)系統

2007/04/06

一. 序言

　　Internet日新月異的發(fā)展已經(jīng)使網(wǎng)絡(luò )成為繼廣播、電視之后又一大信息傳播領(lǐng)域，而網(wǎng)絡(luò )視音頻的廣泛應用，將為整個(gè)社會(huì )帶來(lái)不可估量的巨大影響。

　　自1995年第一個(gè) Internet 流媒體播放器面世以來(lái)，流媒體技術(shù)所特有的交互性，以及其在傳輸聲像文件時(shí)表現出的“占用資源少、速度快、高保真”等特點(diǎn)，使得網(wǎng)上收聽(tīng)廣播、收看實(shí)時(shí)電視廣播以及視頻點(diǎn)播已進(jìn)入實(shí)用階段。商業(yè)網(wǎng)站利用流媒體播放新聞，開(kāi)展音樂(lè )直播和點(diǎn)播服務(wù)，企業(yè)和機構采用點(diǎn)播和流媒體進(jìn)行員工培訓、信息發(fā)布、公司介紹等。據統計，目前有近半數的跨國企業(yè)公司在內部使用流媒體實(shí)現Web廣播，流媒體的出現和廣泛應用將為企業(yè)節省大量資金。流媒體技術(shù)不但能在視頻點(diǎn)播（VOD）系統中發(fā)揮作用，廣泛應用于電信、廣電、圖書(shū)館、教育、軍事與國防、政府機構、智能小區、遠程醫療、電力、金融證券、銀行保險、酒店娛樂(lè )等行業(yè)，而且對多媒體通信、視頻監控、視頻會(huì )議、視頻電話(huà)、數字電視、遠程教學(xué)等領(lǐng)域的應用發(fā)展將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

　　由于當前的流媒體服務(wù)系統對連續性、實(shí)時(shí)性的嚴格要求以及對數據存儲的巨量需求，正如圖像用戶(hù)對計算機的影響一樣，流媒體服務(wù)系統也將對計算機的硬件和軟件設計產(chǎn)生重大影響。可以預見(jiàn)，隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )帶寬的不斷擴大，具備巨大的發(fā)展潛力的流媒體技術(shù)必將會(huì )在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )應用中發(fā)揮更大的作用。

二. 系統概述

　　寶麗通 VOD 系統是寶特萊科技公司自主研發(fā)新一代的智能型高性能視頻點(diǎn)播應用系統，是基于寬帶互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)的視頻應用系統,它可讓運營(yíng)商和企業(yè)輕松構建互聯(lián)網(wǎng)上的視音頻應用系統，為用戶(hù)提供高質(zhì)量的視音頻服務(wù)。該系統目前屬?lài)鴥鹊谝粋�(gè)真正完全自主研發(fā)的高技術(shù)含量的流媒體核心應用軟件，其應用性能指標和技術(shù)水準均屬?lài)H領(lǐng)先,完全滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)上寬帶流媒體傳輸的需求；媒體源文件支持VCD、DVD、MPG、AVI、MOV、QT、RM、RMVB、WMV、ASF、SWF等所有主流的文件格式,是真正意義上的全兼容全開(kāi)放的高擴展性VOD系統。該系統支持服務(wù)器集群、自動(dòng)負載均衡和集散型分布管理，服務(wù)能力可從幾百個(gè)到幾萬(wàn)個(gè)并發(fā)流平滑擴展，并且具備高性能、高服務(wù)質(zhì)量、高可靠性和高擴展性的特點(diǎn)，該產(chǎn)品是寶特萊公司基于國際流媒體領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)成果，融合多項國際技術(shù)專(zhuān)利，由多名畢業(yè)于清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)的博士和碩士為主的技術(shù)精英團隊研發(fā)而成,其終端播放服務(wù)質(zhì)量、終端用戶(hù)并發(fā)數、整體性能和兼容擴展性等方面均達到國際一流水準, 能夠廣泛應用于電信、廣電、圖書(shū)館、教育、軍事與國防、政府機構、智能小區、遠程醫療、電力、金融證券、銀行保險、酒店娛樂(lè )等各個(gè)領(lǐng)域。

產(chǎn)品設計理念： 三. 系統特點(diǎn)

　　作為專(zhuān)業(yè)的世界級寬帶視音頻解決方案，寶麗通視音頻服務(wù)系統具有如下特點(diǎn)和性能優(yōu)勢。

兼容所有主流視音頻文件格式

　　無(wú)論是在線(xiàn)點(diǎn)播還是文件虛擬直播，系統均可支持包括MPEG1、MPEG2、MPEG4、AVI、ASF、WMV、RM、MP3、MP4、WAV、Quicktime(包括3.0以上)、SWF等幾乎所有常見(jiàn)的媒體格式，做到真正的全兼容性。

超前的雙核播放能力

　　系統提供了兩種播放模式：既可以采用專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )媒體播放器提供絕佳的快速響應體驗，又可以利用Windows系統自帶的MediaPlayer可觀(guān)看所有媒體節目。

跨平臺支持多種操作系統、多種數據庫

　　系統提供對各種主流操作系統(UNIX、LINUX、WINDOWS)和各種主流數據庫(Oracle、SQLServer、Mysql)的支持，可滿(mǎn)足不同應用環(huán)境的需求。

唯一支持媒體文件外掛字幕

　　系統支持任意媒體文件在線(xiàn)點(diǎn)播時(shí)字幕外掛，突破語(yǔ)言障礙，在線(xiàn)點(diǎn)播更輕松。

絕佳的流媒體播放體驗

　　系統采用獨特的快速流技術(shù)，能夠快速啟動(dòng)、快速緩沖、快速恢復、快速重新鏈接。為用戶(hù)提供了一種無(wú)緩沖延遲的即時(shí)播放體驗，而且客戶(hù)端能夠在各種不同的網(wǎng)絡(luò )條件保證按需點(diǎn)播或者廣播內容的播放質(zhì)量。

系統整體性能高

　　服務(wù)器核心采用“完成端口”I/O模型以及獨特的“內存緩存”技術(shù)，并且結合“網(wǎng)絡(luò )帶寬自適應”流媒體傳送技術(shù)，能最大限度地利用終端用戶(hù)所能運用的網(wǎng)絡(luò )資源，使得系統性能得到極大的線(xiàn)性提升，其可支持的終端用戶(hù)并發(fā)數比同類(lèi)產(chǎn)品超出40%--60%。

超強穩定

　　流傳輸技術(shù)為了適應各種復雜的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò )傳輸上進(jìn)一步采用了智能續傳技術(shù)。對于每一路會(huì )話(huà)（或者稱(chēng)作流），即使由于某種原因導致網(wǎng)絡(luò )連接中斷，通過(guò)智能續傳技術(shù)，終端自動(dòng)在規定的時(shí)間內重新嘗試進(jìn)行連接，一切都在背后執行，用戶(hù)將感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò )故障的存在。而當前的其它大多數廠(chǎng)商所實(shí)現的流媒體技術(shù)由于沒(méi)有采用續傳機制，因此，一旦網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障，將導致流傳輸中斷。

高可靠的認證計費

　　用戶(hù)的認證采用AAA（Authentication, Authorization, Accounting，認證、授權和計費）協(xié)議中使用最為普遍的RADIUS協(xié)議，計費服務(wù)可以實(shí)現任意的費率策略。

強大的流媒體服務(wù)器集群擴展

　　系統采用了基于模糊數學(xué)算法的負載均衡控制，大大提高了服務(wù)器的擴展性能、并發(fā)性能和網(wǎng)絡(luò )管理調度能力。既可以滿(mǎn)足幾百個(gè)并發(fā)流的業(yè)務(wù)需求，又可以通過(guò)服務(wù)器集群并聯(lián)擴展，達到幾萬(wàn)個(gè)并發(fā)流的服務(wù)能力，滿(mǎn)足業(yè)務(wù)不斷擴展的需要。

靈活的分布式部署

　　系統既可以通過(guò)集中的網(wǎng)絡(luò )配置進(jìn)行管理，又可以采用分布式的運營(yíng)方案，即把流媒體服務(wù)器、應用服務(wù)器和存儲設備分散在各個(gè)不同的地域，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交互，提高整個(gè)系統的容錯性和靈活性。

真正實(shí)現跨網(wǎng)段、跨路由、跨代理

　　系統可在跨網(wǎng)段、跨路由的廣域網(wǎng)環(huán)境中應用，也可在設置了HTTP、SOCKS等代理服務(wù)器的局域網(wǎng)中進(jìn)行節目點(diǎn)播。

基于Web應用的全新DVD級高清視訊直播

　　基于MPEG-4圖像編解碼技術(shù)和實(shí)時(shí)數據流傳輸的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，清晰度可達720*576，幀率25幀/秒，可穩定運用于基于IP協(xié)議的任何網(wǎng)絡(luò )，支持將采集到的信號錄制成WMV格式的文件、MPEG1/2/4以及RMVB、WMV文件虛擬直播、屏幕直播、一機多路直播、自動(dòng)定時(shí)錄播、移動(dòng)直播等功能。

　　綜上所述，寶麗通視音頻服務(wù)系統是市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品中視頻流點(diǎn)播響應速度最快、帶寬資源利用最優(yōu)、支持視頻流格式最多、直播功能最強大的寬帶視訊應用系統。

四. 系統主要功能

服務(wù)器管理與監控 節目?jì)热莨芾?/b> 用戶(hù)及權限管理 計費管理 視訊直播 五. 系統性能指標

單機最大并發(fā)數

　　單機并發(fā)數是指一臺普通PC服務(wù)器可以接受的最大用戶(hù)同時(shí)連接數，即可允許多少用戶(hù)同時(shí)連接進(jìn)行視頻點(diǎn)播。單機并發(fā)數是視頻應用系統最重要的指標之一，它反映了系統軟件對硬件的利用率和系統軟件自身的處理能力，另外單機并發(fā)數還與視頻服務(wù)器硬件配置（網(wǎng)絡(luò )I/O和磁盤(pán)I/O）以及節目碼流相關(guān)。 集群服務(wù)器數目
　　不限

點(diǎn)播響應時(shí)間

MPEG1格式 < 1s
MPEG2格式 < 2s
MPEG4格式 < 1s
Real媒體文件 < 1s
Windows媒體文件 < 1s
Quicktime媒體文件 < 2s
SWF Flash文件 < 1s

拖動(dòng)延遲時(shí)間
MPEG1格式 無(wú)延遲
MPEG2格式 < 1s
MPEG4格式 < 1s
Windows媒體文件 無(wú)延遲
Real媒體文件 < 1s
Quicktime媒體文件 < 1s
SWF Flash文件 無(wú)延遲

支持高達50路以上直播頻道

直播延時(shí) < 1s

六. 系統實(shí)現

1.網(wǎng)絡(luò )拓樸結構


　　上圖為多級緩存/代理解決方案，該方案可以有效節省網(wǎng)絡(luò )帶寬，降低網(wǎng)絡(luò )延遲，同時(shí)減輕原始服務(wù)器的工作負荷，提高系統并發(fā)數。

　　在業(yè)務(wù)量較小的情況下亦可采取集中式部署，即沒(méi)有Cache Proxy 作為邊緣服務(wù)器支持。

2.系統構成

　　在核心數據中心，系統主要由視頻服務(wù)器集群、管理系統、計費系統、節目制作系統、節目庫組成。 　　在網(wǎng)絡(luò )匯接或接入層，Cache Proxy服務(wù)器自動(dòng)緩存高點(diǎn)播率的節目并響應來(lái)自該節點(diǎn)接入用戶(hù)的點(diǎn)播請求，該服務(wù)器自動(dòng)定時(shí)地根據節目分發(fā)策略更新存儲單元的節目?jì)热荨Ｏ到y根據用戶(hù)接入數量來(lái)確定Cache Proxy服務(wù)器的數量及存儲單元的容量。

3.流媒體服務(wù)器分析

　　流媒體服務(wù)器作為VOD應用的核心硬件設備，為充分發(fā)揮軟件系統的效能，需綜合考慮與硬件設備合理配合使用。通常從如下幾方面入手：

A. 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )I/O
B. 服務(wù)器總線(xiàn)I/O和CPU處理能力
C. 磁盤(pán)I/O
D. 磁盤(pán)陣列與服務(wù)器之間I/O
E. 內存容量

具體分析如下：

　　CPU：通常當服務(wù)器的瓶頸出現時(shí)，添加更多的CPU并不能提高其吞吐量。流媒體服務(wù)器處理能力在一個(gè)到兩個(gè)CPU之間會(huì )是線(xiàn)性增長(cháng)的，但超出兩個(gè)以后并不能得到較好的性?xún)r(jià)比。

　　內存：增加更多的內存會(huì )提高流媒體服務(wù)器的并發(fā)數，但首先必須是如CPU、磁盤(pán)I/O、網(wǎng)絡(luò )I/O沒(méi)有超出最大值，比較合理的配置是 512 MB ,超過(guò)512MB后性?xún)r(jià)比下降。

　　網(wǎng)絡(luò )接口：考慮采用多塊網(wǎng)卡。一塊專(zhuān)用于流媒體點(diǎn)播 ，一塊用于遠程管理、監控以及接受實(shí)時(shí)媒體流和分發(fā)媒體流。

　　磁盤(pán)I/O：為流媒體服務(wù)器性能主要瓶頸，如何優(yōu)化磁盤(pán)讀寫(xiě)速度至關(guān)重要。流媒體服務(wù)器應當采用高可靠、讀寫(xiě)快的RAID0或RAID5。通常，由于受計算機總線(xiàn)速度限制，超過(guò)三塊磁盤(pán)時(shí)并不能提高整體性能。

4.流媒體服務(wù)器配置

　　通常在服務(wù)器選型時(shí)以MPEG1最大并發(fā)數作為依據，下面針對1.5Mbps碼率MPEG1格式作具體分析。
  1. 60～100個(gè)并發(fā)
    2.   基本配置 推薦配置
    操作系統 Windows Server 2003 標準版 Windows Server 2003 企業(yè)版 或RedHat9
    處理器 233MHz 550 MHz 或更高
    內存 256MB RAM 512MB RAM 或更高
    網(wǎng)絡(luò )接口 單塊百兆以太網(wǎng)卡 單塊千兆以太網(wǎng)卡
    硬盤(pán) 7200轉 IDE RAID 10000轉 SCSI RAID

  2. 150～200個(gè)并發(fā)

    3.   基本配置 推薦配置
    操作系統 Windows Server 2003 標準版 Windows Server 2003 企業(yè)版 或RedHat9
    處理器 單P4 2.0G 雙P4 2.0G
    內存 512MB RAM 1 GB RAM 或更高
    網(wǎng)絡(luò )接口 單塊千兆雙以太網(wǎng)卡 單塊千兆以太網(wǎng)卡
    硬盤(pán) 10000轉（熱插拔） SCSI RAID 10000轉（熱插拔） SCSI RAID

  3. 300個(gè)并

      基本配置 推薦配置
    操作系統 Windows Server 2003 標準版 Windows Server 2003 企業(yè)版 或RedHat9
    處理器 雙P4 2.66G XEON 雙P4 2.66G XEON
    內存 1GMB RAM 2 GB RAM 或更高
    網(wǎng)絡(luò )接口 雙千兆以太網(wǎng)卡 雙千兆以太網(wǎng)卡或更多
    硬盤(pán) 10000轉（熱插拔） SCSI RAID 10000轉（熱插拔） SCSI RAID

七. 成功案例及部分用戶(hù)

政府行業(yè)
農業(yè)部網(wǎng)絡(luò )教育中心 水利部信息中心
貴州省委黨校 中央農業(yè)廣播電視學(xué)校
北京市大興區黨委 福建省廈門(mén)市地稅局
北京市懷柔區衛生局 北京大興區信息中心
北京市懷柔信息中心 中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì )
江蘇泰州科技局 北京市公安局治安總隊
福建省上杭縣委組織部 中國現代國際關(guān)系研究院
河南省中小企業(yè)服務(wù)局 遼寧省沈陽(yáng)市黨員遠程教育辦公室
電信行業(yè)
江蘇省鎮江網(wǎng)通 成都電信天天在線(xiàn)
重慶電信影視聯(lián)盟 江蘇鹽城在線(xiàn)影院
廣東東莞廣電 中國網(wǎng)通遼陽(yáng)分公司
中國電信鞍山分公司 中國電信本溪分公司
遼陽(yáng)有線(xiàn)信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò )有限公司 中國電信遼陽(yáng)分公司
軍隊
石家莊陸軍學(xué)院 鄭州市消防支隊
海軍工程大學(xué) 裝備指揮技術(shù)學(xué)院
南京炮兵學(xué)院 西安陸軍學(xué)院
西安政治學(xué)院 解放軍理工大學(xué)
教育城域網(wǎng)
湖南省教育科學(xué)研究院 廈門(mén)市教育城域網(wǎng)
深圳鹽田區教委 新疆克拉瑪依教委
北京市通州區少年宮 湖北省圖書(shū)館
沈陽(yáng)圖書(shū)館 吉林省圖書(shū)館
湖南衡東教育城域網(wǎng) 湖南衡陽(yáng)教委
高校
北京師范大學(xué) 天津師范大學(xué)
武漢理工大學(xué) 曲阜師范學(xué)院
山東大學(xué) 濱州醫學(xué)院
山東輕工業(yè)學(xué)院 河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院
中央財經(jīng)大學(xué) 河海大學(xué)
華東政法學(xué)院 山東大學(xué)
北京外國語(yǔ)大學(xué) 上海大學(xué)
中國社會(huì )科學(xué)院研究生院 青島大學(xué)
北京科技職業(yè)學(xué)院 煙臺醫藥學(xué)院
企業(yè)
華北石油管理局網(wǎng)絡(luò )中心 北京中科院科儀所
中國工商銀行北京分行 中國工商銀行黑龍江省分行
中國工商銀行陜西省分行 中國工商銀行山西省分行
中國工商銀行海南省分行 神州億品科技（北京）有限公司
北京銀河視訊傳媒有限公司 東北電力科學(xué)研究院
中國農業(yè)銀行廈門(mén)分行  
中小學(xué)及職教
北京清華附中 遼寧省康平中學(xué)
北京八維計算機學(xué)校 石家莊一中
湖北宜昌衛生學(xué)校 唐山第四幼兒園
北京中關(guān)村二小等百余所  

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