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宝丽通视音频服务系统

2007/04/06

一. 序言

　　Internet日新月异的发展已经使网络成为继广播、电视之后又一大信息传播领域，而网络视音频的广泛应用，将为整个社会带来不可估量的巨大影响。

　　自1995年第一个 Internet 流媒体播放器面世以来，流媒体技术所特有的交互性，以及其在传输声像文件时表现出的“占用资源少、速度快、高保真”等特点，使得网上收听广播、收看实时电视广播以及视频点播已进入实用阶段。商业网站利用流媒体播放新闻，开展音乐直播和点播服务，企业和机构采用点播和流媒体进行员工培训、信息发布、公司介绍等。据统计，目前有近半数的跨国企业公司在内部使用流媒体实现Web广播，流媒体的出现和广泛应用将为企业节省大量资金。流媒体技术不但能在视频点播（VOD）系统中发挥作用，广泛应用于电信、广电、图书馆、教育、军事与国防、政府机构、智能小区、远程医疗、电力、金融证券、银行保险、酒店娱乐等行业，而且对多媒体通信、视频监控、视频会议、视频电话、数字电视、远程教学等领域的应用发展将产生质的飞跃。

　　由于当前的流媒体服务系统对连续性、实时性的严格要求以及对数据存储的巨量需求，正如图像用户对计算机的影响一样，流媒体服务系统也将对计算机的硬件和软件设计产生重大影响。可以预见，随着计算机网络的进一步发展，网络带宽的不断扩大，具备巨大的发展潜力的流媒体技术必将会在未来的网络应用中发挥更大的作用。

二. 系统概述

　　宝丽通 VOD 系统是宝特莱科技公司自主研发新一代的智能型高性能视频点播应用系统，是基于宽带互联网和局域网的视频应用系统,它可让运营商和企业轻松构建互联网上的视音频应用系统，为用户提供高质量的视音频服务。该系统目前属国内第一个真正完全自主研发的高技术含量的流媒体核心应用软件，其应用性能指标和技术水准均属国际领先,完全满足互联网上宽带流媒体传输的需求；媒体源文件支持VCD、DVD、MPG、AVI、MOV、QT、RM、RMVB、WMV、ASF、SWF等所有主流的文件格式,是真正意义上的全兼容全开放的高扩展性VOD系统。该系统支持服务器集群、自动负载均衡和集散型分布管理，服务能力可从几百个到几万个并发流平滑扩展，并且具备高性能、高服务质量、高可靠性和高扩展性的特点，该产品是宝特莱公司基于国际流媒体领域最先进的技术成果，融合多项国际技术专利，由多名毕业于清华大学、北京航空航天大学的博士和硕士为主的技术精英团队研发而成,其终端播放服务质量、终端用户并发数、整体性能和兼容扩展性等方面均达到国际一流水准, 能够广泛应用于电信、广电、图书馆、教育、军事与国防、政府机构、智能小区、远程医疗、电力、金融证券、银行保险、酒店娱乐等各个领域。

产品设计理念：

技术架构开放性－系统支持多操作系统、多硬件平台、多协议、多播放前端设备、多种流媒体格式

核心技术先进性－系统超强稳定，支持高负载大并发

操作管理易用性－安装实施、节目管理、系统管理非常简便易用

方案服务完备性－系统模块化设计，支持集中式、分布式、集中分布式、集中分散式不同部署方式

三. 系统特点

　　作为专业的世界级宽带视音频解决方案，宝丽通视音频服务系统具有如下特点和性能优势。

兼容所有主流视音频文件格式

　　无论是在线点播还是文件虚拟直播，系统均可支持包括MPEG1、MPEG2、MPEG4、AVI、ASF、WMV、RM、MP3、MP4、WAV、Quicktime(包括3.0以上)、SWF等几乎所有常见的媒体格式，做到真正的全兼容性。

超前的双核播放能力

　　系统提供了两种播放模式：既可以采用专用网络媒体播放器提供绝佳的快速响应体验，又可以利用Windows系统自带的MediaPlayer可观看所有媒体节目。

跨平台支持多种操作系统、多种数据库

　　系统提供对各种主流操作系统(UNIX、LINUX、WINDOWS)和各种主流数据库(Oracle、SQLServer、Mysql)的支持，可满足不同应用环境的需求。

唯一支持媒体文件外挂字幕

　　系统支持任意媒体文件在线点播时字幕外挂，突破语言障碍，在线点播更轻松。

绝佳的流媒体播放体验

　　系统采用独特的快速流技术，能够快速启动、快速缓冲、快速恢复、快速重新链接。为用户提供了一种无缓冲延迟的即时播放体验，而且客户端能够在各种不同的网络条件保证按需点播或者广播内容的播放质量。

系统整体性能高

　　服务器核心采用“完成端口”I/O模型以及独特的“内存缓存”技术，并且结合“网络带宽自适应”流媒体传送技术，能最大限度地利用终端用户所能运用的网络资源，使得系统性能得到极大的线性提升，其可支持的终端用户并发数比同类产品超出40%--60%。

超强稳定

　　流传输技术为了适应各种复杂的网络环境，在网络传输上进一步采用了智能续传技术。对于每一路会话（或者称作流），即使由于某种原因导致网络连接中断，通过智能续传技术，终端自动在规定的时间内重新尝试进行连接，一切都在背后执行，用户将感觉不到网络故障的存在。而当前的其它大多数厂商所实现的流媒体技术由于没有采用续传机制，因此，一旦网络发生故障，将导致流传输中断。

高可靠的认证计费

　　用户的认证采用AAA（Authentication, Authorization, Accounting，认证、授权和计费）协议中使用最为普遍的RADIUS协议，计费服务可以实现任意的费率策略。

强大的流媒体服务器集群扩展

　　系统采用了基于模糊数学算法的负载均衡控制，大大提高了服务器的扩展性能、并发性能和网络管理调度能力。既可以满足几百个并发流的业务需求，又可以通过服务器集群并联扩展，达到几万个并发流的服务能力，满足业务不断扩展的需要。

灵活的分布式部署

　　系统既可以通过集中的网络配置进行管理，又可以采用分布式的运营方案，即把流媒体服务器、应用服务器和存储设备分散在各个不同的地域，通过互联网进行交互，提高整个系统的容错性和灵活性。

真正实现跨网段、跨路由、跨代理

　　系统可在跨网段、跨路由的广域网环境中应用，也可在设置了HTTP、SOCKS等代理服务器的局域网中进行节目点播。

基于Web应用的全新DVD级高清视讯直播

　　基于MPEG-4图像编解码技术和实时数据流传输的网络协议，清晰度可达720*576，帧率25帧/秒，可稳定运用于基于IP协议的任何网络，支持将采集到的信号录制成WMV格式的文件、MPEG1/2/4以及RMVB、WMV文件虚拟直播、屏幕直播、一机多路直播、自动定时录播、移动直播等功能。

　　综上所述，宝丽通视音频服务系统是市场同类产品中视频流点播响应速度最快、带宽资源利用最优、支持视频流格式最多、直播功能最强大的宽带视讯应用系统。

四. 系统主要功能

服务器管理与监控

基本属性设置

分布式设置

系统监控

节目内容管理

节目管理，经授权的用户可以管理固定栏目，远程上传节目

查询统计、报表打印

系统维护

用户及权限管理

基本设置

用户管理

用户分组设置

每部影片都可设置用户使用权限，自由定义用户组权限，无权用户不能看到该影片存在

计费管理

计费方式设置

用户充值

报表统计

点播记录管理

视讯直播

视频直播

文件及文件列表直播

屏幕直播

一机多路直播

自动定时直播

移动直播

五. 系统性能指标

单机最大并发数

　　单机并发数是指一台普通PC服务器可以接受的最大用户同时连接数，即可允许多少用户同时连接进行视频点播。单机并发数是视频应用系统最重要的指标之一，它反映了系统软件对硬件的利用率和系统软件自身的处理能力，另外单机并发数还与视频服务器硬件配置（网络I/O和磁盘I/O）以及节目码流相关。

采用普通PC服务器，单P4 2.0G CPU，单100M网卡，7200转IDE硬盘，系统可支持75个MPEG1（1.5Mbps）并发流；

采用高性能服务器，单P4 2.0G（推荐双CPU），内存1G，10000转 SCSI RAID硬盘，单1000M网卡，系统可支持150个MPEG1（1.5Mbps）并发流；

如采用部门级专业视频服务器，MPEG1并发流更可达1000流以上。

集群服务器数目
　　不限

点播响应时间

MPEG1格式 < 1s
MPEG2格式 < 2s
MPEG4格式 < 1s
Real媒体文件 < 1s
Windows媒体文件 < 1s
Quicktime媒体文件 < 2s
SWF Flash文件 < 1s

拖动延迟时间
MPEG1格式无延迟
MPEG2格式 < 1s
MPEG4格式 < 1s
Windows媒体文件无延迟
Real媒体文件 < 1s
Quicktime媒体文件 < 1s
SWF Flash文件无延迟

支持高达50路以上直播频道

直播延时 < 1s

六. 系统实现

1.网络拓朴结构

　　上图为多级缓存/代理解决方案，该方案可以有效节省网络带宽，降低网络延迟，同时减轻原始服务器的工作负荷，提高系统并发数。

　　在业务量较小的情况下亦可采取集中式部署，即没有Cache Proxy 作为边缘服务器支持。

2.系统构成

　　在核心数据中心，系统主要由视频服务器集群、管理系统、计费系统、节目制作系统、节目库组成。

视频服务器集群主要用于调度节目、满足用户点播响应，它是整个系统的核心。

管理系统包含用户管理、节目管理、系统监控、服务器管理、内容分布管理等模块。

计费系统包含计费策略管理(计次、计时、包月等)、收费管理、报表统计等模块。

节目制作系统负责将各类节目源(VCD,DVD录相带)转换制作成适合点播的MPEG-4数字流媒体节目。

节目库用于存储所有点播节目，它可以是多台服务器共享的磁盘阵列，也可以是SAN(存储局域网)或离线存储库。

　　在网络汇接或接入层，Cache Proxy服务器自动缓存高点播率的节目并响应来自该节点接入用户的点播请求，该服务器自动定时地根据节目分发策略更新存储单元的节目内容。系统根据用户接入数量来确定Cache Proxy服务器的数量及存储单元的容量。

3.流媒体服务器分析

　　流媒体服务器作为VOD应用的核心硬件设备，为充分发挥软件系统的效能，需综合考虑与硬件设备合理配合使用。通常从如下几方面入手：

A. 服务器网络I/O
B. 服务器总线I/O和CPU处理能力
C. 磁盘I/O
D. 磁盘阵列与服务器之间I/O
E. 内存容量

具体分析如下：

　　CPU：通常当服务器的瓶颈出现时，添加更多的CPU并不能提高其吞吐量。流媒体服务器处理能力在一个到两个CPU之间会是线性增长的，但超出两个以后并不能得到较好的性价比。

　　内存：增加更多的内存会提高流媒体服务器的并发数，但首先必须是如CPU、磁盘I/O、网络I/O没有超出最大值，比较合理的配置是 512 MB ,超过512MB后性价比下降。

　　网络接口：考虑采用多块网卡。一块专用于流媒体点播，一块用于远程管理、监控以及接受实时媒体流和分发媒体流。

　　磁盘I/O：为流媒体服务器性能主要瓶颈，如何优化磁盘读写速度至关重要。流媒体服务器应当采用高可靠、读写快的RAID0或RAID5。通常，由于受计算机总线速度限制，超过三块磁盘时并不能提高整体性能。

4.流媒体服务器配置

　　通常在服务器选型时以MPEG1最大并发数作为依据，下面针对1.5Mbps码率MPEG1格式作具体分析。

60～100个并发

	基本配置	推荐配置
操作系统	Windows Server 2003 标准版	Windows Server 2003 企业版或RedHat9
处理器	233MHz	550 MHz 或更高
内存	256MB RAM	512MB RAM 或更高
网络接口	单块百兆以太网卡	单块千兆以太网卡
硬盘	7200转 IDE RAID	10000转 SCSI RAID

150～200个并发

	基本配置	推荐配置
操作系统	Windows Server 2003 标准版	Windows Server 2003 企业版或RedHat9
处理器	单P4 2.0G	双P4 2.0G
内存	512MB RAM	1 GB RAM 或更高
网络接口	单块千兆双以太网卡	单块千兆以太网卡
硬盘	10000转（热插拔） SCSI RAID	10000转（热插拔） SCSI RAID

300个并

	基本配置	推荐配置
操作系统	Windows Server 2003 标准版	Windows Server 2003 企业版或RedHat9
处理器	双P4 2.66G XEON	双P4 2.66G XEON
内存	1GMB RAM	2 GB RAM 或更高
网络接口	双千兆以太网卡	双千兆以太网卡或更多
硬盘	10000转（热插拔） SCSI RAID	10000转（热插拔） SCSI RAID

七. 成功案例及部分用户

政府行业
农业部网络教育中心	水利部信息中心
贵州省委党校	中央农业广播电视学校
北京市大兴区党委	福建省厦门市地税局
北京市怀柔区卫生局	北京大兴区信息中心
北京市怀柔信息中心	中国钢铁工业协会
江苏泰州科技局	北京市公安局治安总队
福建省上杭县委组织部	中国现代国际关系研究院
河南省中小企业服务局	辽宁省沈阳市党员远程教育办公室
电信行业
江苏省镇江网通	成都电信天天在线
重庆电信影视联盟	江苏盐城在线影院
广东东莞广电	中国网通辽阳分公司
中国电信鞍山分公司	中国电信本溪分公司
辽阳有线信息技术网络有限公司	中国电信辽阳分公司
军队
石家庄陆军学院	郑州市消防支队
海军工程大学	装备指挥技术学院
南京炮兵学院	西安陆军学院
西安政治学院	解放军理工大学
教育城域网
湖南省教育科学研究院	厦门市教育城域网
深圳盐田区教委	新疆克拉玛依教委
北京市通州区少年宫	湖北省图书馆
沈阳图书馆	吉林省图书馆
湖南衡东教育城域网	湖南衡阳教委
高校
北京师范大学	天津师范大学
武汉理工大学	曲阜师范学院
山东大学	滨州医学院
山东轻工业学院	河北软件职业技术学院
中央财经大学	河海大学
华东政法学院	山东大学
北京外国语大学	上海大学
中国社会科学院研究生院	青岛大学
北京科技职业学院	烟台医药学院
企业
华北石油管理局网络中心	北京中科院科仪所
中国工商银行北京分行	中国工商银行黑龙江省分行
中国工商银行陕西省分行	中国工商银行山西省分行
中国工商银行海南省分行	神州亿品科技（北京）有限公司
北京银河视讯传媒有限公司	东北电力科学研究院
中国农业银行厦门分行
中小学及职教
北京清华附中	辽宁省康平中学
北京八维计算机学校	石家庄一中
湖北宜昌卫生学校	唐山第四幼儿园
北京中关村二小等百余所

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