网络点播直播系统方案.docx
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网络点播直播系统方案
网络点播、直播系统方案
1.1流媒体点播系统设计原则
宽带流媒体点播系统性能优越、扩展灵活，系统从性能、结构等多方面均适应未来网络视音频应用的发展。
流媒体点播系统全面支持流媒体的节目点播功能，可以实现音视频节目的海量存储、检索、用户在线或离线观看；通过数字版权保护系统（DRM）有效保护内容供应商的利益；拥有完备的基于策略的计费系统、用户管理、认证、负载均衡系统、系统监控、后台管理功能，是具有完备功能的大型运营级流媒体业务支撑系统（OSS），特别适合电信级别的网络音视频应用需求。
系统设计应遵从并考虑以下原则
1、安全性
数据在网络上传输的安全性非常重要，本项目严格对用户名称、口令和权限进行设置，同时具备严格的管理员分级制度，以控制授权用户对多媒体信息的访问权限和控制权限，防止不合法操作。
本产品具有良好的安全触发机制，可以有效统计和控制用户的连接，具备系统报警功能，如磁盘空间不足等。
2、稳定性
音视频节目的数据量很大，传输和处理都要浪费很多资源，如传输需要很高的带宽，当大量用户访问本地视频服务器的时候，可能会由于某方面的资源不够或者出现问题，用户访问效果差，甚至服务器直接宕掉。
为了避免这类事情的发生，根据流媒体格式的特点，宽带流媒体系统采用内容分发系统CDN进行基于流媒体文件的内容分发。
对于点播系统来说，远程服务器相当一个内容的Cache，当用户第一个访问的时候，节目内容被存储到远程服务器的Cache中，其他用户访问时，就直接从远程服务器的Cache中取，而不必再到本地的视音频服务器上来取，既节省了中间的带宽，也节省了本地服务器的资源占用量，如CPU和内存等。
本系统具有很高的稳定性，可以达到7×24×365的长时间运行。
3、扩充性
软件的发展具有一定的扩展性，无论是功能上、还是容量上随时都有可能扩展。
所以在规划时必须要考虑具有良好的可扩充性。
本项目的扩充性主要表现在以下几点：
Ø功能扩充方便
流媒体点播系统采用模块化的设计思想，可以根据客户的需要做灵活的二次开发，整个系统不需要进行大的调整，就能很容易扩充新的功能；同时具备有Real和WindowsMedia两种格式的点播功能，方便用户选择；
Ø性能上扩充方便
本项目可以支持多个服务器组同时工作，达到负载均衡的效果。
随着用户访问量的增加，本系统也可以轻松的添加更多的视频服务器，或者采用内容分发系统（CDN），来支持更多的用户连接。
4、可移植性
本项目的体系结构应采用先进的三层结构系统，基于Java的一系列标准，具有良好的跨平台性，可以运行在UNIX、Linux和Windows平台上。
通过使用第三方厂家提供的中间层产品，本系统可在各种硬件平台、操作系统、WEBServer平台上进行方便的移植。
本项目应采用标准的JDBC和ODBC方式，使用标准的SQL对数据层中的数据库数据进行操作与管理，从而使系统可采用多种数据库系统。
5、易用性
本项目应采用WEB方式管理控制界面，提供友好的信息提示和错误提示，非专业人员也可以很容易进行操作。
终端用户只需装载RealPlay或MediaPlay等非常普遍的播放器就可以播出，无须安装其他第三方的播放器。
1.2流媒体点播系统整体规划
网络拓扑示意图
宽带网络流媒体点播系统实现的拓扑结构图可如下表示：
二、宽频流媒体音视频点播系统的设计与实现
本系统基于H.264编码的多媒体技术上开发而成，可支持用户建立多种数据格式的VOD等视音频应用。
系统采用B/S结构，操作简单、管理灵活，具有很好的安全性、稳定性、扩展性、可移植性、易用性。
2.1系统体系结构
本系统的体系结构采用了先进的三层结构系统，基于Java的一系列标准，具有良好的跨平台性，可以运行在UNIX、Linux和Windows平台上，通过使用第三方厂家提供的中间层产品，从而使本系统可在各种硬件平台、操作系统、WEBServer平台上进行方便的移植。
同时采用标准的JDBC和ODBC方式，使用标准的SQL对数据层中的数据库数据进行操作与管理，从而使系统可采用多种数据库系统。
本系统由Java、JavaScript、VC++等编程语言结合WindowsSQLServer2000WEB数据库共同实现。
采用WEB方式管理控制界面，提供友好的信息提示和错误提示，非专业人员也可以很容易的进行操作。
本系统采用B/S结构,直接构建在通用服务器上，不需要下载专用客户端播放程序，单机即可能够支持1000以上并发流（500Kbps码流）,通过全局或局部负载均衡可支持无限用户扩展使用。
平台可以对多种资源内容进行整合管理，实现内容的编辑、存储、发布、应用、传输等业务应用。
2.2功能流程图
网站管理人员把制作好的音视频节目上传到视频服务器后，系统管理员对上传到视频服务器的视音频节目进行归类入库统一管理，并在用户点播页面进行发布。
用户要进行视频点播，首先用浏览器Web远程登陆用户点播页面，通过节目分类浏览、模糊查询等方式查找喜欢的视频节目，并提交视频点播请求，系统管理服务器把用户视频点播请求发送到视频服务器。
视频服务器根据点播请求的信息，把用户需求的节目以流的形式传输到用户终端。
系统可实现用户的管理认证和节目点播计费；可对系统服务器工作状态和用户点播情况进行实时的监控。
系统支持的节目格式包括wmv、asf等。
2.3网络视频点播系统主要功能及优势
⏹采用Real/Media流媒体技术设计，对带宽的适应性高，在窄带及宽带网络环境中均能应用自如；
⏹多码流自适应设计，独有的多码流自适应功能可以根据不同用户实际网络带宽情况自动选择不同的码流播放；可以使不同接入环境的用户在点播音视频节目时获得最佳的收看效果。
⏹支持asf、real、wmv、wma、mpeg1、mpeg4、mp3、wav等多种格式的多媒体数据，支持多级多种分类方式；
⏹强大的视音频文件操作功能，支持针对视音频节目的文件操作，如预览、修改、剪切、合并、删除等；
⏹支持视频片段（如广告）的插播，可在视音频文件中添加文字、图片或视音频广告等；
⏹数字版权保护（DRM）管理功能，防盗链、防下载:
可实现对数字节目的版权保护，非法用户即使将内容下载到本地也无法正常播放，有效保护内容供应商的知识产权；
⏹完善的用户认证管理:
完善的用户分类和认证机制，实现多级别的用户管理，支持二次认证，防止用户绕过页面认证，直接使用URL访问，并且防止任何非法用户使用各种流式下载工具下载，有效防止节目数据的泄密丢失；
⏹负载均衡管理，有效保证运营效率:
系统提供完善的负载均衡功能，真正的基于服务器CPU、内存监测与Web任务实时监控的动态任务分配，准确地将用户点播请求均衡到集群服务器中的流媒体服务器端，使负载真正能够均衡，让服务器集群中的每台服务器都能发挥最大的效率，提高整体网络性能，提高自愈性，确保网络视频点播系统的关键性应用；
⏹内容分发管理CDN，支持各种分布式网络应用：
采用层状结构，自定义内容分发策略，通过采用“推”、“拉”等多种视音频资源分发模式中心视频服务器自动向边缘缓冲视频服务器分发节目，边缘视频服务器自动定时向中心视频服务器更新节目。
以多媒体数据中心为主节点，通过电信骨干网，将内容分发到各地的负载分节点，大大减轻骨干网的网络流量和数据中心视频服务器的负载，各地用户通过CDN子节点就地或就近实现流媒体节目的收看，以获得最低的网络延时、达到最佳的浏览效果；
⏹良好的扩容性:
采用分布式结构体系，方便添加视频服务器，在后台管理系统中做简单设置，即可实现视频域集群组的扩容，轻松满足系统扩容需求。
⏹强大的计费管理功能:
系统提供多种途径进行用户认证和计费，可按照用户类型定义收费标准，灵活定制多种计费类型、优惠政策、套餐组合；支持发卡、与ADSL号码绑定、短信计费等多种计费模式。
2.4管理系统构成
视音频点播系统主要由自动上载系统、视频服务器管理系统、后台管理系统、前台发布系统、用户管理及认证系统等组成。
2.4.1视频上传功（入库）能实现
第一种是数据库入库，既分析用户原有相关管理系统中的数据库进行数据库导入，既可完成视频和图片入库到此平台中。
第二种方式是接口传送，也就是与已有的非编、图片管理、网站等管理系统进行接口整合，由源系统提供接口，系统调用接口内容进行入库，需要原系统厂家配合。
第三种自动扫描入库，在管理平台中配置好音视频、图片等相关文件存储的路径，启用内容扫描程序，系统将自动扫描该路径下所指定的音视频文件、图片，并自动截图，按照文件夹分类入库，必要时可以自动发布到页面进行内容呈现。
扫描路径支持磁盘阵列、NAS、IP-SAN、网络共享等。
第四种远程客户端FTP上传入库，也适合以后的内容更新，按照权限分配给予相关管理账户，相关内容上传和编辑人员通过WEB界面登录后即可通过网络上传视频、图片等内容，上传内容时提供专用的上传客户端，支撑断点续传、断网重联、暂停、终止等人性化上传功能，此方式适合少批量工作。
FTP上传方式，采用B/S结构的视频上传界面，适合于单个或批量文件添加和入库，优点在于不需对服务器和磁盘阵列进行任何操作，在任何具备网络环境的地方连接管理系统后台，进入媒体资源管理中心，即可将本地视频文件添加到视频库中进行统一管理，系统会自动以FTP的方式将本地文件传送到用户选择的任何一个视频存储点上。
考虑到网络环境有可能产生的不稳定性，平台的FTP客户端上传程序有多种网络适应性设计，支持高清视频（1080P、720P）上传及大文件（10G以上）的断点续传、断网自动重连、上传状态和速度等等。
上传的视频文件支持FLV/AVI/MOV/MPEG/RM/RMVB/ASF/MP4/WMV等多格式内容，上传视频后系统可以自动进行FLV格式转换和DRM数字版权加密，支持对H.264等高清FLV格式的转换
系统上对上传节目相关信息进行可丰富的编目管理，系统上有默认的标签属性如：
节目名称、导演、演员、摘要、上映或发布时间、来源、节目关联、海报……等诸多相关标签，方便页面发布调用以及节目的检索。
同时信息编目的标签是能够做到灵活调整的，因为用户对于视频节目的标签定义并不是完全相同，所以可以根据需要修改或添加更多标签属性来满足多种编目要求，比如将节目名称、导演等标签改成标题、主讲人等各种自定义标签，可以同时定义多个编目属性菜单应用于不同的节目分类。
2.4.2资源批量上传
远程客户端上传入库，平台具可以批量上传音视频内容，需要输入关键字、缩略图等基本信息。
管理员可以把上传权限分配给用户，相关内容上传和编辑人员通过WEB界面登录后即可通过网络上传视频内容，上传内容时提供专用的上传客户端，支撑断点续传、断网重联、暂停、终止等人性化上传功能。
支持批量文件的上传，支持超大文件上传。
2.4.3视频转载与下载
支持从其他网页转载流媒体格式视频，输入视频网页地址后，可直接将视频嵌入到本系统中。
支持根据视频网页地址，自动将视频文件（FLV）抓取到本地。
2.4.5资源审核
平台提供资源发布审核功能
支持对用户上传内容进行审核，实现先审后发机制，还可以由由管理员设置是否需要审核才发布，不同等级用户可以采用不同的审核机制。
2.4.6资源转码
节目转码负责把多种格式、码率的素材转换为适合网站应用的流媒体文件，以扩大节目素材的来源。
节目转码包括文件格式、压缩方式、高低码率等的转换。
在转码时可添加水印，水印文字和图片支持自定义管理；
支持rm、wmv、asf、mp4、flv、3gp、Ts、asf、mov、vob、avi、mpeg、mpg……等视频格式统一转换与管理应用。
压缩方式的转换包括：
◇视频：
MPEG2IBP（TS/PS/ES），MPEG2I，MJPEG，WMV
◇音频：
PCM/MPA/MP3/AAC/WMA
文件格式的转换包括：
◇视频：
TS/MOV/AVI/MPG/MP4WMV/ASF/FLV/H.264/rm
◇音频：
WAV/MPA/MOV/MP3/MP4WMA/ASF/mp3
支持专用的视频转换工具和基于B/S架构的系统自动转码模块
具备把其它常见视频格式转换成标准的流媒体格式的功能
转换完成的视频格式必须支持FLV\WMV\RMVB\MP4\3GP和H.264编码。
可以转换生成多种不同码率的文件输出
可以对视音频压缩编码属性与码流自定义设置
具备批处理、无人值守的转码功能
系统支持自由转码参数设置，可添加一个或多个转码任务，也可修改或删除转码任务。
可以对转码名称、目标文件格式、帧率、分辨率、视频码流、音频编码格式等进行相关设置，充分满足用户对不同格式转码的需求。
2.4.7内容检索
流媒体内容检索功能包括：
1）基于资产属性的元数据检索：
流媒体内容管理系统必须能够提供基于资产元数据属性的检索，提供简单检索、快速检索、查询条件组合检索等高级检索多种检索方式。
2）基于内容的检索：
系统能够提供面向文档类的全文检索功能和面向图像类的基于图像的内容检索功能。
基于内容的检索可与基于属性的检索相配合，取得良好的检索结果。
内容检索具体功能实现包括：
①快速搜索/界面可自定义：
可以使用预定义的检索界面，也可以自己订制视图检索界面；
②高级复合查询，支持布尔查询，可定义条件和条件组形成复杂逻辑条件；
③可建立收藏夹，保存查询结果，并可对收藏夹进行编辑后再次检索；
④支持全文检索：
对资产信息全文内容进行检索；
⑤支持二次查询：
使用上次查询方法进行二次精确查询；
平台提供多种资源检索方式，可以按照视频标题，ID，作者，标签，频道等条件进行复杂搜索，同时用户可通过多个条件自由组合，进行高级检索，在节目库中搜索自己感兴趣的节目
2.4.8资源快编
网络流媒体快编系统采用最新的流媒体编码技术，为广电、报业、政府、教育等领域的用户单位针对互联网信息化系统平台中的视频媒体节目、实时视频流提供以基于WEB界面形式的在线媒体内容的快速编辑与操作管理，从而大量节约反复于非编、媒资、转码等系统之间的频繁操作时间，系统支持以精确到帧的快速的物理裁切、拆条、分段、截图，同时可以添加片头、片尾、编目信息等内容，对接CMS系统发布到指定的页面栏目上，从而解决媒体内容从入库到快速编辑，再到即时发布的“飞速”操作。
系统基于WEB界面管理，可在任何一个具备网络的地方快速进行媒体文件编辑操作，不需采用第三方的视频编辑工具。
操作界面图如下：
（1）剪切：
由于时间的不准，而导致的前面或后面存有不必要的视音频的信息，要将其剪切掉。
视音频节目录制的时候，其中存有广告等不需要的视音频信息，需要将其他剪除。
（2）合并：
可以将两个甚至多个具有相同配置文件编码的视音频文件进行合并，成为一个单独的文件。
（3）格式转换：
将不适合在网上播出的格式转换成流媒体格式，适合VOD服务器播放的流式节目。
2.4.9素材管理
该部分主要通过B/S结构的应用平台实现上载素材的组织和管理，在具有相应的权限的条件下，可以在任何一台有支持HTML5.0和Java的浏览器的计算机上进行全面的控制和管理，包括以下操作：
1.用户管理，通过严格的权限划分与访问控制，确保只有具有相应的权限的人才能实施相应的操作。
2.工作站的实时监控。
可以看到所有的已启动的工作站现在的工作状态，并对这些工作站进行全面的控制：
可以远程启动上载、直播或是停止其当前的操作。
3.视频素材的检索、浏览和编辑。
系统支持复杂的、任意多级的分类方式，并通过灵活有效、基于Web的查询界面提供对库中的媒体的快速检索。
在浏览器中可以对视音频进行预览。
对于检索到的结果可以编辑其元数据，也可以直接在Web页面上进行合并和切割等操作。
4.计划管理。
制订灵活的直播计划和上载计划，可以设置多种循环方式，实现定时直播、定时上载等功能。
5.访问统计。
对素材的访问次数和访问者的IP进行统计和显示。
6.服务器配置。
配置系统运行和与界面相关的多个参数。
素材上传
视音频的上载支持多种格式，包括DV输入、视音频文件和模拟信号等。
上载程序在转换文件格式的同时还允许用户输入与相应的视音频有关的元数据，并把这些元数据保存在数据库中用于以后的管理和发布。
上载时如果需要从DV和模拟信号上载则需要安装相应的板卡，上载程序会自动使用相应的板卡进行上载。
如果上载设备为VTR，还可以使用422的控制线来实现对VTR的遥控，以达到精确的控制。
上载程序还可以自动在数据库中读取与自己有关的计划信息，在指定的时间自动启动上载过程，并在上载完成的时候自动把制定计划时指定的元信息保存到数据库中，用于发布和管理。
上载程序同时还接收编辑指令，主要提供素材的合成、打点和分割功能，帮助用户快速完成流式文件素材的内容编辑。
具体的模块划分如下：
（1）上载/直播
对采集硬件卡的控制,设置采集相关参数,然后将经过采集硬件数字化后的视音频数据采用基于流媒体的格式进行压缩,存储到流媒体服务器上。
可设置的参数有:
视频输入方式、输入视频制式、输入视频信号调整、象素颜色存储方式、视频大小、音频采样率、音频采样位数、音频采集声道数，以及一些和素材内容、质量、直播协议等相关的参数。
（2）编辑
对已有的视音频文件进行基于流媒体格式的切割、合并等功能。
（3）通信
接收命令和参数,以及反馈上载和编辑的状态等信息。
2.4.10资源排行
平台支持多种形式的热门资源点播排行
2.4.11支持频道与专题管理
点播系统支持频道与专题的管理和发布，用户可以自定义类别栏目，并且该类别栏目是多级类别，如果用户删除了该类别，那么节目自动与该类别失去关联。
类别的修改后，不影响该类别下的所有节目。
用户可以通过“关联”操作可以将节目关联到其他的类别栏目中，采用“关联”操作节目，只保留一个副本在原始类别栏目中，如果用户通过“复制”操作，将节目复制到其他的类别栏目中，那么在每个类别中都会有一个相同的节目。
用户还可以采用“移动”操作，将节目移动到其他的类别中。
系统可根据需求划分为不同分类频道，同时为了首页阅读方便，还可以从中抽取部分新闻，以要闻、热点新闻、滚动新闻、专题新闻、图片新闻等方式呈现在首页。
点播系统对频道应该实现有以下优势：
△灵活、方便的频道设置管理；
△充分、高效、自动的数据接收手段；
△集成化的信息处理、加工流程；
△严格新闻频道权限管理；
△新闻发布页面的自动生成；
△灵活多样的页面表现形式；
△同一信息的多节点发布；
△自动化的信息发布系统；
△频道内的信息查询；
2.4.12媒体内容发布的实现
当前，流媒体网站信息发布可以全部采用手工或使用简单的动态工具进行信息发布，灵活性差，需要大量人员投入，维护工作量大，主要适合业务简单的应用；网站改版需要重新进行设计，相当于重新建设网站；
流媒体音视频内容发布功能可直接使用采用多媒体网站内容管理及信息发布系统来实现。
该系统基于模板技术，支持多站点应用，实现了动态网页与静态网页相结合的发布方式，大大降低了Web服务器和数据库服务器的负载，有效提高了用户的并发数、改善了访问响应时间，从而可以降低服务器成本，提高用户的满意度。
同时因基于模板技术，在生成静态网页真正发布之前，在内部可采用全动态网页的方式对内容进行预发布，及时发现并解决问题。
下面是媒体网站内容管理及信息发布的总体业务数据流图。
内容管理平台信息发布实现的技术特点
1）音视频内容生产系统内容发布子系统集文字、图片、视频、音频、FLASH流媒体音视频等信息于一体，适合多种人员（管理/编辑/美工等）使用的多媒体内容管理与网站信息发布系统，可直接实现流媒体视音频信息与文字、图片等的统一管理与信息发布，一般非专业技术人员即可利用该系统轻松完成宽带流媒体系统系统宽带门户网站的建设和维护。
改版不需要从新编写代码，只需要更换模板并从新发布即可
2）音视频内容生产系统内容发布基于模板技术，实现了动态网页与静态网页相结合的发布方式，大大降低了Web服务器和数据库服务器的负载，有效提高了用户的并发数、改善了访问响应时间，从而可以降低服务器成本，提高用户的满意度。
同时因基于模板技术，在生成静态网页真正发布之前，在内部可采用全动态网页的方式对内容进行预发布，及时发现并解决问题。
3）音视频内容生产系统内容发布采用内外网分离的方式，数据库架构在内网，外网用户无法访问，大大提高了系统的安全性和可靠性；外网web服务器只负责发布节目的静态页面，节目的访问不需要连接数据库，降低数据库负载的同事更加提高了web服务器的负载能力；
4）音视频内容生产系统的内容发布子系统基于HTML的可视化稿件页面编辑器，最终页面呈现可以很方便地加入声音、视频、文字、图片等多种信息元素，支持视音频窗口、图片、文字的混排处理；编辑过程与发布页面呈现为所见即所得
5）独有的多站点管理，可在同一平台上建立和管理多个视频站点，站点间可实现高度的数据共享；
制作好的音视频节目上传到视频服务器后，系统管理员对上传到视频服务器的视音频节目进行归类入库统一管理，并在用户点播页面进行发布。
用户要进行视频点播，首先用浏览器Web远程登陆用户点播页面，通过节目分类浏览、模糊查询等方式查找喜欢的视频节目，并提交视频点播请求，系统管理服务器把用户视频点播请求发送到视频服务器。
视频服务器根据点播请求的信息，把用户需求的节目以流的形式传输到用户终端。
系统可实现用户的管理认证和节目点播计费；可对系统服务器工作状态和用户点播情况进行实时的监控。
利用多媒体网站内容管理系统，保监会整个管理和发布过程都由可配置的权限管理进行控制，发布平台共包括采集模块、稿件编辑模块、编辑流程模块、页面生成模块、权限管理模块、模板管理模块、站点结构管理模块、稿源处理模块、信息输出模块以及与其它系统的衔接模块等。
内容发布实现的主要发布功能包括：
1）站点管理：
站点管理用于设置系统将要发布到的站点，系统支持多站点，并且站点可以分组，但一个站点同时只能属于一个站点组。
2）模板管理：
模板管理实现将用户设计好的模板文件二次加工以便内容的动态发布。
3）栏目管理：
栏目管理配置站点的组织结构，通过定义内容管理系统资产库编目结构与栏目的对应关系，以实现资产与栏目的自动挂接。
4）发布管理：
发布管理是实现资产从资产库到发布库的关联，通过简单的签发审核，借助后台发布程序最终完成资产内容的动态发布。
3、利用内容管理系统实现内容发布的优势
使用传统发法完成宽带服务网站的建设往往需要专业技术人员，编辑需要手工制作页面；改版不方便，需要修改所有页面；或者需要修改程序，需要技术人员参与改版；网站速度慢，安全性、可靠性不高。
使用网站内容管理系统（BroadVisionCMS）完成多媒体信息发布，一般非专业技术人员即可完成网站的建设与信息维护，网站改版等于简单替换模板；网站维护即相当于简单编辑、添加内容。
主要优势如下：
1）内容发布及网站建设简单快捷、网页表现形式丰富多彩；
利用BroadVisionCMS网站信息发布模板，一般工作人员在加入需要发布的信息内容后，即可轻松完成专业网站的建设与维护工作，而不需要考虑页面设计、呈现形式等。
2）信息发布方便及时、高效准确；
一般人员应用BroadVisionCMS即可直接进行信息的更新与维护，减少了大量不必要的中间环节，使得信息发布更加快捷、准确；
3）网站模板与数据呈现分离，网站数据安全、改版容易；
BroadVisionCMS内容管理系统采用模版技术，更换模版即更新网站风格，网站改版变得异常容易；
4）具备强大的编辑、审核、发布、访问等权限管理，管理容易、使用安全；
2.4.13
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