作者：章耕 钟祥市广播电视局/有艳红 北京视翰科技有限公司 阅读16次
  
    目前，用户入网费和基本收视费仍然是广播电视网络的主要收益来源。随着电脑的日益普及和电信宽带业务的迅速推广和发展，广播电视产业受到的冲击与日俱增。面对日益下滑的盈利能力，如何充分挖掘广电网络的增值潜力，开拓多元化收入与利润的来源渠道；如何运用广播电视在传输方式及载体方面的优势，在巩固原有主营业务的基础上，拓展业务，吸引观众，寻求新的收入和利润增长点，已成为广电网络的当务之急。广播电视行业要想利于不败之地，就必须更新思路，加快各种新业务的开展步伐，实现广播电视媒体与其他媒体的结合，利用广电的强势项目去开拓市场，占领新的经济制高点。

    交互电视是电视领域的一场革命，它彻底改变了传统的观众只能被动收看节目的模式，给了观众从未有过的主动和自由。交互电视代表了电视的未来发展方向，其未来是光明的。有线电视网络已具备了开展300～400套数字电视节目和开展诸如视频点播（VOD）类交互电视业务的能力。有线电视Cable Modem把用户接入的带宽大大提升。随着网络交换机、服务器、储存系统、压缩技术和软件科技的快速发展，已经把曾经困扰网络VOD的技术难点一一解决了。
    下面结合VOD业务在钟祥广电网的具体开展谈一下本人的体会。

    钟祥市的有线电视网经过双向改造，基本实现了以网络化为基础的资源高度共享的改造目的。基于HFC网的逐渐完善，钟祥广视宽带网络有限公司于2002年底开始推出Cable Moden数据业务，让用户可以在家收看数字电视，用机顶盒上网及实现VOD点播。
    
    首先开通的城域网视频点播系统是由北京视翰科技有限公司根据钟祥广视宽带网络有限公司的要求而开发的，以实现城域网内的所有宽带接入用户的视频点播及网络直播。这是一套全面支持MPEG-1/2/4、RM、MP3、AVI、WAV、ASF及其它的视频数据格式的流式播放的网络化系统，第一期工程支持400个码流为1Mb/s的并发流和2路网络直播/录播，后期工程可平滑升级。钟祥广电网络VOD系统的结构和组成拓扑图如图1。

图 1

    VOD视频点播系统由服务器（含阵列柜）、交换机及各工作站组成，包括以下5个部分：节目制作中心（负责影视节目或音频节目的录制、审查监看）、专业视频服务器、视频节目库、VOD管理服务器（负责各类节目的上载、节目库节目的分类、节目网页的制作、与网站主页挂链接）、客户端播放设备。主要用于实时并按用户需求地从专业视频服务器向客户端传送多路、并发的视频数据流；终端用户可自由地选择播放视频节目，并可对节目实现播放、暂停、停止、跳跃等功能。视频点播系统的具体构成及功用如下。

    一  前端系统

    1．节目制作中心：包括节目采集压缩系统兼网络广播系统，由PC机、视频压缩卡和压缩软件组成。配置如表1：

    节目制作机主要用于节目压缩制作，可批量将VCD/DVD/录像带上的音视频素材压缩成MPEG-1/2/4、RM、WMV、AVI等视频格式，并可对压缩好的视频节目做简单的编辑，再上传到VOD点播服务器用于点播。它同时可实时采集压缩现场音视频信号。可兼作网络广播服务器，即将音视频信号进行广播。

    2．专业视频服务器：是VOD系统的核心，由专门的硬件（存储系统）和软件（控制器管理系统）组成，利用实时技术向客户端播放传输数字视频节目。

    专业视频服务器是开放的多处理器系统，其主要工作是存储和管理并调度视频节目的文件，执行信息的加密及解密工作，为网络用户的请求提供实时的服务；记录每个视频节目文件的点播次数，记录和保持每个文件的计费信息，以浏览器方式为终端提供用户登录并根据用户级别提供各类信息，如节目栏目，电影节目名称、节目介绍及收费信息，在用户点播的同时仍可进行节目的装载、删除等操作。支持文件、FTP等多种节目装载机制。

    视频服务器、视频库及VOD播控软件配置如表2。

    二  系统的设计技术要点

    VOD视频点播系统是一套系统工程，本网络解决方案从媒体格式选型、节目存储空间、服务器硬盘、操作系统、系统扩展性等方面进行了综合考虑，具体如下：
 
    1.节目格式选型

    经过比较，我们选用了MPEG-4格式。主要原因是由于MPEG-4 视频质量与分辨率高，而数据率相对较低。同时，MPEG标准系列不存在专利权的问题，更适合于我国国情。

    2.节目存储空间和网络带宽利用率

    视频数据的压缩比越大，图像越清楚，但所占硬盘的空间也就越大。设节目长100分钟，那么一块73GB的硬盘可存储139部MPEG-4（700kb/s）的节目。

    同时，为使用户端实现影视点播的要求，系统必须保证网络用户端独享通道的稳定带宽和传输距离。从视频服务器到用户端的网络通道必须保证在任何网络运行状态下都具有稳定的实际网络带宽。因此，需要选取一种优良的压缩格式来保证节目的图像质量并节省硬盘的空间。经测算，支持MPEG-1的带宽为2Mb/s；支持MPEG-2的带宽为4.3Mb/s；而支持MPEG-4的带宽为600kb/s左右。

    3.服务器硬盘选型

    视频点播的并发数是评价VOD系统性能的重要参数。服务器系统是整个网络运行及数据存取的核心，大量的信息都保存在硬盘中，一旦数据丢失，后果不堪设想，所以硬盘的可靠性至关重要，只有高数据吞吐量的SCSI硬盘才能满足系统的需求；同时，采用SCSI硬盘也会大大提高服务器的性能。

    我们根据实际情况，从系统的安全性考虑，首先在服务器中从物理上将系统和存储设备分开，保证存储系统单独存在。这样，即使服务器损坏，更换服务器后所有的数据就能立即供系统使用。其次，在服务器中采用RAID5冗余技术来保证硬盘数据的安全性：将12块73GB的SCSI热插拔高速硬盘作为一个阵列，做系统时，保留一个热备份硬盘和一个磁盘的空间作为数据校验，这样，如果阵列中有硬盘损坏，备份硬盘将自动加入到对应阵列中，接替损坏硬盘的工作，待新的硬盘插入阵列后，使用冗余信息再生数据，不必再进行手工更新或引入备份节目操作。

    4.服务器采用Linux操作系统

    相较于Unix、WindowNT/2000，Linux在稳定性、安全性、病毒免疫力、扩展性、标准化、支持进程数能力、服务器硬件及价格上都具有一定的优势，Linux平台是一个性价比最高的服务器操作系统。

    5. 视频服务器数据I/O分析

    （1）硬盘I/O分析：一般单块Utral3 SCSI硬盘实际的I/O带宽为20～30MB，采用Raid5技术，则硬盘总吞吐量有一定的提高，实际测试，硬盘总I/O带宽可达到40～50MB即320～-400Mb/s.
    （2）网卡I/O分析：1000M网卡(按30%的利用率计算): 200个并发流（1.5Mb/s的MPEG-1流，VCD质量）；100个并发流（3Mb/s的MPEG-2流，DVD质量）；300个并发流（1Mb/s的MPEG-4流，DVD质量）。

    6．系统具有域集群/负载均衡功能，可实现系统平滑扩展。随着用户数、并发数的不断的增加，系统可相应的增加视频点播服务器，并通过后台管理设置，把新添加的视频服务器融入整个视频点播系统，形成有机的整体。从而达到系统平滑扩展。

    7．客户端可以是PC机或由电视机加机顶盒（SET TOP BOX）完成。通过这些设备，使用者与网络或网络服务提供者进行交互操作，实现VOD点播服务。最低配置要求：带声卡的赛扬333MHz的个人计算机，使用Windows 98 、Windows NT/2000等操作系统，无需增加任何硬件。用户通过客户端可远程登陆点播页面，运行从管理服务器端下载的播放软件，就可以浏览、查询和点播节目、接收直播节目。

    三  工作流程说明

    系统设计流程如图2。

图 2

（1）客户端通过浏览器，登陆VOD点播界面，向用户认证和管理系统申请点播或直播请求。（2）用户认证和管理系统把用户提供的信息（如用户名、密码），和数据库内已有用户信息进行比较，若正确，用户就通过了用户认证，并记录用户登陆的信息。（3）用户通过认证后，即可浏览、查询和点播节目。系统和节目管理系统通过数据库内的节目信息，确定节目的位置，最后通知点播服务系统，把节目以流的形式传输给最终用户。若是接收网络直播，可直接把直播节目以组播方式传输给最终用户。（4）系统和节目管理系统通知视频点播服务系统，把节目以流的形式传输给最终用户。（5）计费系统根据播放情况进行计费。（6）VOD视频点播服务系统把硬盘存储的视频节目，以流的形式传输给最终用户。

    四  从VOD服务开通后一段时间的运行情况来看，系统具有以下优点：

    1．操作简单：系统采用B/S架构，管理员无需精通Linux即可进行点播系统的管理和操作。（管理员添加系统用户和进行节目管理、日志查询、系统监控、节目添加的工作都采用Web进行远程操作，无需登陆Linux操作系统）。

    2．客户端音视频指标高：可实现全屏播放无马赛克。由于流媒体是使用流式传输技术的连续时基媒体，流式媒体的数据流随时传送、随时播放，只是在开始时有一些延迟。它在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，声音、影像等时基媒体通过音视频服务器向用户计算机连续、实时的传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十几秒的启动延时即可进行观看。当媒体文件在客户机上播放时，文件的剩余部分在后台继续下载。流式不仅使启动成十倍、百倍地缩短，而且不需要太大的缓存容量，也就克服了用户必须等待整个文件全部从Internet上下载后才能观看的缺点。观看时可执行前进、后退、暂停等VCR控制功能。系统提供模糊方式查询，用户只需输入节目相关信息的一部分即可找到相应的节目。

    3．操作方便：管理员可以在网络上的任何一点实时监控每台点播服务器的用户点播并发数、网络流量、CPU、内存、硬盘使用情况、网络服务等信息。管理员可实现灵活的用户、节目管理；可自定义媒体文件类别并进行归档，方便用户查询；在后台设置视频文件在用户点播页面预览、点播、禁用的不同显示状态。

    4．计费管理功能简单：系统提供按次数或时间二种计费方式。对不同的节目设置不同的收费档次及折扣率等，同时可以设置免费账户。用户可以查询自己的点播记录及计费信息

    5．增强了视频点播系统的应用范围：由于系统支持公告板、新闻栏功能，管理员可以给用户发布通告及文字新闻。

    6．系统提供了完善的接口，可与其它系统软件无缝结合。支持多路视频节目的网络直播，还可实现定时录制和定时直播，并可把录制好的节目进行网络直播。

    7．具有完善的日志系统，可记录管理员的操作过程、用户点播的操作过程、系统运行日志等，便于查询和监控。

    8．系统支持的网络环境为IP、ATM、FDDI、FR、X.25等；支持网络终端宽带接入为LAN、XDSL、Cable Modem等；支持终端设备为计算机和机顶盒。