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寶麗通視音頻服務系統(tǒng)

2007/04/06

一. 序言

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

　　自1995年第一個 Internet 流媒體播放器面世以來，流媒體技術所特有的交互性，以及其在傳輸聲像文件時表現(xiàn)出的“占用資源少、速度快、高保真”等特點，使得網(wǎng)上收聽廣播、收看實時電視廣播以及視頻點播已進入實用階段。商業(yè)網(wǎng)站利用流媒體播放新聞，開展音樂直播和點播服務，企業(yè)和機構采用點播和流媒體進行員工培訓、信息發(fā)布、公司介紹等。據(jù)統(tǒng)計，目前有近半數(shù)的跨國企業(yè)公司在內部使用流媒體實現(xiàn)Web廣播，流媒體的出現(xiàn)和廣泛應用將為企業(yè)節(jié)省大量資金。流媒體技術不但能在視頻點播（VOD）系統(tǒng)中發(fā)揮作用，廣泛應用于電信、廣電、圖書館、教育、軍事與國防、政府機構、智能小區(qū)、遠程醫(yī)療、電力、金融證券、銀行保險、酒店娛樂等行業(yè)，而且對多媒體通信、視頻監(jiān)控、視頻會議、視頻電話、數(shù)字電視、遠程教學等領域的應用發(fā)展將產(chǎn)生質的飛躍。

　　由于當前的流媒體服務系統(tǒng)對連續(xù)性、實時性的嚴格要求以及對數(shù)據(jù)存儲的巨量需求，正如圖像用戶對計算機的影響一樣，流媒體服務系統(tǒng)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，隨著計算機網(wǎng)絡的進一步發(fā)展，網(wǎng)絡帶寬的不斷擴大，具備巨大的發(fā)展?jié)摿Φ牧髅襟w技術必將會在未來的網(wǎng)絡應用中發(fā)揮更大的作用。

二. 系統(tǒng)概述

　　寶麗通 VOD 系統(tǒng)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播應用系統(tǒng)，是基于寬帶互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)的視頻應用系統(tǒng),它可讓運營商和企業(yè)輕松構建互聯(lián)網(wǎng)上的視音頻應用系統(tǒng)，為用戶提供高質量的視音頻服務。該系統(tǒng)目前屬國內第一個真正完全自主研發(fā)的高技術含量的流媒體核心應用軟件，其應用性能指標和技術水準均屬國際領先,完全滿足互聯(lián)網(wǎng)上寬帶流媒體傳輸?shù)男枨�；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放的高擴展性VOD系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持服務器集群、自動負載均衡和集散型分布管理，服務能力可從幾百個到幾萬個并發(fā)流平滑擴展，并且具備高性能、高服務質量、高可靠性和高擴展性的特點，該產(chǎn)品是寶特萊公司基于國際流媒體領域最先進的技術成果，融合多項國際技術專利，由多名畢業(yè)于清華大學、北京航空航天大學的博士和碩士為主的技術精英團隊研發(fā)而成,其終端播放服務質量、終端用戶并發(fā)數(shù)、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、圖書館、教育、軍事與國防、政府機構、智能小區(qū)、遠程醫(yī)療、電力、金融證券、銀行保險、酒店娛樂等各個領域。

產(chǎn)品設計理念： 三. 系統(tǒng)特點

　　作為專業(yè)的世界級寬帶視音頻解決方案，寶麗通視音頻服務系統(tǒng)具有如下特點和性能優(yōu)勢。

兼容所有主流視音頻文件格式

　　無論是在線點播還是文件虛擬直播，系統(tǒng)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(tǒng)提供了兩種播放模式：既可以采用專用網(wǎng)絡媒體播放器提供絕佳的快速響應體驗，又可以利用Windows系統(tǒng)自帶的MediaPlayer可觀看所有媒體節(jié)目。

跨平臺支持多種操作系統(tǒng)、多種數(shù)據(jù)庫

　　系統(tǒng)提供對各種主流操作系統(tǒng)(UNIX、LINUX、WINDOWS)和各種主流數(shù)據(jù)庫(Oracle、SQLServer、Mysql)的支持，可滿足不同應用環(huán)境的需求。

唯一支持媒體文件外掛字幕

　　系統(tǒng)支持任意媒體文件在線點播時字幕外掛，突破語言障礙，在線點播更輕松。

絕佳的流媒體播放體驗

　　系統(tǒng)采用獨特的快速流技術，能夠快速啟動、快速緩沖、快速恢復、快速重新鏈接。為用戶提供了一種無緩沖延遲的即時播放體驗，而且客戶端能夠在各種不同的網(wǎng)絡條件保證按需點播或者廣播內容的播放質量。

系統(tǒng)整體性能高

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

超強穩(wěn)定

　　流傳輸技術為了適應各種復雜的網(wǎng)絡環(huán)境，在網(wǎng)絡傳輸上進一步采用了智能續(xù)傳技術。對于每一路會話（或者稱作流），即使由于某種原因導致網(wǎng)絡連接中斷，通過智能續(xù)傳技術，終端自動在規(guī)定的時間內重新嘗試進行連接，一切都在背后執(zhí)行，用戶將感覺不到網(wǎng)絡故障的存在。而當前的其它大多數(shù)廠商所實現(xiàn)的流媒體技術由于沒有采用續(xù)傳機制，因此，一旦網(wǎng)絡發(fā)生故障，將導致流傳輸中斷。

高可靠的認證計費

　　用戶的認證采用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，計費服務可以實現(xiàn)任意的費率策略。

強大的流媒體服務器集群擴展

　　系統(tǒng)采用了基于模糊數(shù)學算法的負載均衡控制，大大提高了服務器的擴展性能、并發(fā)性能和網(wǎng)絡管理調度能力。既可以滿足幾百個并發(fā)流的業(yè)務需求，又可以通過服務器集群并聯(lián)擴展，達到幾萬個并發(fā)流的服務能力，滿足業(yè)務不斷擴展的需要。

靈活的分布式部署

　　系統(tǒng)既可以通過集中的網(wǎng)絡配置進行管理，又可以采用分布式的運營方案，即把流媒體服務器、應用服務器和存儲設備分散在各個不同的地域，通過互聯(lián)網(wǎng)進行交互，提高整個系統(tǒng)的容錯性和靈活性。

真正實現(xiàn)跨網(wǎng)段、跨路由、跨代理

　　系統(tǒng)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等代理服務器的局域網(wǎng)中進行節(jié)目點播。

基于Web應用的全新DVD級高清視訊直播

　　基于MPEG-4圖像編解碼技術和實時數(shù)據(jù)流傳輸?shù)木W(wǎng)絡協(xié)議，清晰度可達720*576，幀率25幀/秒，可穩(wěn)定運用于基于IP協(xié)議的任何網(wǎng)絡，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、自動定時錄播、移動直播等功能。

　　綜上所述，寶麗通視音頻服務系統(tǒng)是市場同類產(chǎn)品中視頻流點播響應速度最快、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(tǒng)。

四. 系統(tǒng)主要功能

服務器管理與監(jiān)控 節(jié)目內容管理 用戶及權限管理 計費管理 視訊直播 五. 系統(tǒng)性能指標

單機最大并發(fā)數(shù)

　　單機并發(fā)數(shù)是指一臺普通PC服務器可以接受的最大用戶同時連接數(shù)，即可允許多少用戶同時連接進行視頻點播。單機并發(fā)數(shù)是視頻應用系統(tǒng)最重要的指標之一，它反映了系統(tǒng)軟件對硬件的利用率和系統(tǒng)軟件自身的處理能力，另外單機并發(fā)數(shù)還與視頻服務器硬件配置（網(wǎng)絡I/O和磁盤I/O）以及節(jié)目碼流相關。 集群服務器數(shù)目
　　不限

點播響應時間

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

拖動延遲時間
MPEG1格式 無延遲
MPEG2格式 < 1s
MPEG4格式 < 1s
Windows媒體文件 無延遲
Real媒體文件 < 1s
Quicktime媒體文件 < 1s
SWF Flash文件 無延遲

支持高達50路以上直播頻道

直播延時 < 1s

六. 系統(tǒng)實現(xiàn)

1.網(wǎng)絡拓樸結構


　　上圖為多級緩存/代理解決方案，該方案可以有效節(jié)省網(wǎng)絡帶寬，降低網(wǎng)絡延遲，同時減輕原始服務器的工作負荷，提高系統(tǒng)并發(fā)數(shù)。

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

2.系統(tǒng)構成

　　在核心數(shù)據(jù)中心，系統(tǒng)主要由視頻服務器集群、管理系統(tǒng)、計費系統(tǒng)、節(jié)目制作系統(tǒng)、節(jié)目庫組成。 　　在網(wǎng)絡匯接或接入層，Cache Proxy服務器自動緩存高點播率的節(jié)目并響應來自該節(jié)點接入用戶的點播請求，該服務器自動定時地根據(jù)節(jié)目分發(fā)策略更新存儲單元的節(jié)目內容。系統(tǒng)根據(jù)用戶接入數(shù)量來確定Cache Proxy服務器的數(shù)量及存儲單元的容量。

3.流媒體服務器分析

　　流媒體服務器作為VOD應用的核心硬件設備，為充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)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. 服務器網(wǎng)絡I/O
B. 服務器總線I/O和CPU處理能力
C. 磁盤I/O
D. 磁盤陣列與服務器之間I/O
E. 內存容量

具體分析如下：

　　CPU：通常當服務器的瓶頸出現(xiàn)時，添加更多的CPU并不能提高其吞吐量。流媒體服務器處理能力在一個到兩個CPU之間會是線性增長的，但超出兩個以后并不能得到較好的性價比。

　　內存：增加更多的內存會提高流媒體服務器的并發(fā)數(shù)，但首先必須是如CPU、磁盤I/O、網(wǎng)絡I/O沒有超出最大值，比較合理的配置是 512 MB ,超過512MB后性價比下降。

　　網(wǎng)絡接口：考慮采用多塊網(wǎng)卡。一塊專用于流媒體點播 ，一塊用于遠程管理、監(jiān)控以及接受實時媒體流和分發(fā)媒體流。

　　磁盤I/O：為流媒體服務器性能主要瓶頸，如何優(yōu)化磁盤讀寫速度至關重要。流媒體服務器應當采用高可靠、讀寫快的RAID0或RAID5。通常，由于受計算機總線速度限制，超過三塊磁盤時并不能提高整體性能。

4.流媒體服務器配置

　　通常在服務器選型時以MPEG1最大并發(fā)數(shù)作為依據(jù)，下面針對1.5Mbps碼率MPEG1格式作具體分析。
  1. 60～100個并發(fā)
    2.   基本配置 推薦配置
    操作系統(tǒng) 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)絡接口 單塊百兆以太網(wǎng)卡 單塊千兆以太網(wǎng)卡
    硬盤 7200轉 IDE RAID 10000轉 SCSI RAID

  2. 150～200個并發(fā)

    3.   基本配置 推薦配置
    操作系統(tǒng) 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)絡接口 單塊千兆雙以太網(wǎng)卡 單塊千兆以太網(wǎng)卡
    硬盤 10000轉（熱插拔） SCSI RAID 10000轉（熱插拔） SCSI RAID

  3. 300個并

      基本配置 推薦配置
    操作系統(tǒng) 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)絡接口 雙千兆以太網(wǎng)卡 雙千兆以太網(wǎng)卡或更多
    硬盤 10000轉（熱插拔） SCSI RAID 10000轉（熱插拔） SCSI RAID

七. 成功案例及部分用戶

政府行業(yè)
農業(yè)部網(wǎng)絡教育中心 水利部信息中心
貴州省委黨校 中央農業(yè)廣播電視學校
北京市大興區(qū)黨委 福建省廈門市地稅局
北京市懷柔區(qū)衛(wèi)生局 北京大興區(qū)信息中心
北京市懷柔信息中心 中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會
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(xiàn)代國際關系研究院
河南省中小企業(yè)服務局 遼寧省沈陽市黨員遠程教育辦公室
電信行業(yè)
江蘇省鎮(zhèn)江網(wǎng)通 成都電信天天在線
重慶電信影視聯(lián)盟 江蘇鹽城在線影院
廣東東莞廣電 中國網(wǎng)通遼陽分公司
中國電信鞍山分公司 中國電信本溪分公司
遼陽有線信息技術網(wǎng)絡有限公司 中國電信遼陽分公司
軍隊
石家莊陸軍學院 鄭州市消防支隊
海軍工程大學 裝備指揮技術學院
南京炮兵學院 西安陸軍學院
西安政治學院 解放軍理工大學
教育城域網(wǎng)
湖南省教育科學研究院 廈門市教育城域網(wǎng)
深圳鹽田區(qū)教委 新疆克拉瑪依教委
北京市通州區(qū)少年宮 湖北省圖書館
沈陽圖書館 吉林省圖書館
湖南衡東教育城域網(wǎng) 湖南衡陽教委
高校
北京師范大學 天津師范大學
武漢理工大學 曲阜師范學院
山東大學 濱州醫(yī)學院
山東輕工業(yè)學院 河北軟件職業(yè)技術學院
中央財經(jīng)大學 河海大學
華東政法學院 山東大學
北京外國語大學 上海大學
中國社會科學院研究生院 青島大學
北京科技職業(yè)學院 煙臺醫(yī)藥學院
企業(yè)
華北石油管理局網(wǎng)絡中心 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 東北電力科學研究院
中國農業(yè)銀行廈門分行  
中小學及職教
北京清華附中 遼寧省康平中學
北京八維計算機學校 石家莊一中
湖北宜昌衛(wèi)生學校 唐山第四幼兒園
北京中關村二小等百余所  

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