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寶麗通視音頻服務(wù)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(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(yīng)用，將為整個(gè)社會(huì)帶來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，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(xiàn)出的“占用資源少、速度快、高保真”等特點(diǎn)，使得網(wǎng)上收聽廣播、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，開展音樂直播和點(diǎn)播服務(wù)，企業(yè)和機(jī)構(gòu)采用點(diǎn)播和流媒體進(jìn)行員工培訓(xùn)、信息發(fā)布、公司介紹等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前有近半數(shù)的跨國(guó)企業(yè)公司在內(nèi)部使用流媒體實(shí)現(xiàn)Web廣播，流媒體的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用將為企業(yè)節(jié)省大量資金。流媒體技術(shù)不但能在視頻點(diǎn)播（VOD）系統(tǒng)中發(fā)揮作用，廣泛應(yīng)用于電信、廣電、圖書館、教育、軍事與國(guó)防、政府機(jī)構(gòu)、智能小區(qū)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電力、金融證券、銀行保險(xiǎn)、酒店娛樂等行業(yè)，而且對(duì)多媒體通信、視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、視頻電話、數(shù)字電視、遠(yuǎn)程教學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

　　由于當(dāng)前的流媒體服務(wù)系統(tǒng)對(duì)連續(xù)性、實(shí)時(shí)性的嚴(yán)格要求以及對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的巨量需求，正如圖像用戶對(duì)計(jì)算機(jī)的影響一樣，流媒體服務(wù)系統(tǒng)也將對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響�？梢灶A(yù)見，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷擴(kuò)大，具備巨大的發(fā)展?jié)摿Φ牧髅襟w技術(shù)必將會(huì)在未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(diǎn)播應(yīng)用系統(tǒng)，是基于寬帶互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)的視頻應(yīng)用系統(tǒng),它可讓運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)輕松構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)上的視音頻應(yīng)用系統(tǒng)，為用戶提供高質(zhì)量的視音頻服務(wù)。該系統(tǒng)目前屬國(guó)內(nèi)第一個(gè)真正完全自主研發(fā)的高技術(shù)含量的流媒體核心應(yīng)用軟件，其應(yīng)用性能指標(biāo)和技術(shù)水準(zhǔn)均屬國(guó)際領(lǐng)先,完全滿足互聯(lián)網(wǎng)上寬帶流媒體傳輸?shù)男枨螅幻襟w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(kuò)展性VOD系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持服務(wù)器集群、自動(dòng)負(fù)載均衡和集散型分布管理，服務(wù)能力可從幾百個(gè)到幾萬個(gè)并發(fā)流平滑擴(kuò)展，并且具備高性能、高服務(wù)質(zhì)量、高可靠性和高擴(kuò)展性的特點(diǎn)，該產(chǎn)品是寶特萊公司基于國(guó)際流媒體領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)成果，融合多項(xiàng)國(guó)際技術(shù)專利，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(tuán)隊(duì)研發(fā)而成,其終端播放服務(wù)質(zhì)量、終端用戶并發(fā)數(shù)、整體性能和兼容擴(kuò)展性等方面均達(dá)到國(guó)際一流水準(zhǔn), 能夠廣泛應(yīng)用于電信、廣電、圖書館、教育、軍事與國(guó)防、政府機(jī)構(gòu)、智能小區(qū)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電力、金融證券、銀行保險(xiǎn)、酒店娛樂等各個(gè)領(lǐng)域。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念： 三. 系統(tǒng)特點(diǎn)

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

兼容所有主流視音頻文件格式

　　無論是在線點(diǎn)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(luò)媒體播放器提供絕佳的快速響應(yīng)體驗(yàn)，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(tái)支持多種操作系統(tǒng)、多種數(shù)據(jù)庫(kù)

　　系統(tǒng)提供對(duì)各種主流操作系統(tǒng)(UNIX、LINUX、WINDOWS)和各種主流數(shù)據(jù)庫(kù)(Oracle、SQLServer、Mysql)的支持，可滿足不同應(yīng)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(diǎn)播時(shí)字幕外掛，突破語(yǔ)言障礙，在線點(diǎn)播更輕松。

絕佳的流媒體播放體驗(yàn)

　　系統(tǒng)采用獨(dú)特的快速流技術(shù)，能夠快速啟動(dòng)、快速緩沖、快速恢復(fù)、快速重新鏈接。為用戶提供了一種無緩沖延遲的即時(shí)播放體驗(yàn)，而且客戶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(nèi)容的播放質(zhì)量。

系統(tǒng)整體性能高

　　服務(wù)器核心采用“完成端口”I/O模型以及獨(dú)特的“內(nèi)存緩存”技術(shù)，并且結(jié)合“網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)”流媒體傳送技術(shù)，能最大限度地利用終端用戶所能運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)穩(wěn)定

　　流傳輸技術(shù)為了適應(yīng)各種復(fù)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(xù)傳技術(shù)。對(duì)于每一路會(huì)話（或者稱作流），即使由于某種原因?qū)е戮W(wǎng)絡(luò)連接中斷，通過智能續(xù)傳技術(shù)，終端自動(dòng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)重新嘗試進(jìn)行連接，一切都在背后執(zhí)行，用戶將感覺不到網(wǎng)絡(luò)故障的存在。而當(dāng)前的其它大多數(shù)廠商所實(shí)現(xiàn)的流媒體技術(shù)由于沒有采用續(xù)傳機(jī)制，因此，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，將導(dǎo)致流傳輸中斷。

高可靠的認(rèn)證計(jì)費(fèi)

　　用戶的認(rèn)證采用AAA（Authentication, Authorization, Accounting，認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)）協(xié)議中使用最為普遍的RADIUS協(xié)議，計(jì)費(fèi)服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)任意的費(fèi)率策略。

強(qiáng)大的流媒體服務(wù)器集群擴(kuò)展

　　系統(tǒng)采用了基于模糊數(shù)學(xué)算法的負(fù)載均衡控制，大大提高了服務(wù)器的擴(kuò)展性能、并發(fā)性能和網(wǎng)絡(luò)管理調(diào)度能力。既可以滿足幾百個(gè)并發(fā)流的業(yè)務(wù)需求，又可以通過服務(wù)器集群并聯(lián)擴(kuò)展，達(dá)到幾萬個(gè)并發(fā)流的服務(wù)能力，滿足業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)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(luò)配置進(jìn)行管理，又可以采用分布式的運(yùn)營(yíng)方案，即把流媒體服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備分散在各個(gè)不同的地域，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交互，提高整個(gè)系統(tǒng)的容錯(cuò)性和靈活性。

真正實(shí)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(yīng)用，也可在設(shè)置了HTTP、SOCKS等代理服務(wù)器的局域網(wǎng)中進(jìn)行節(jié)目點(diǎn)播。

基于Web應(yīng)用的全新DVD級(jí)高清視訊直播

　　基于MPEG-4圖像編解碼技術(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，清晰度可達(dá)720*576，幀率25幀/秒，可穩(wěn)定運(yùn)用于基于IP協(xié)議的任何網(wǎng)絡(luò)，支持將采集到的信號(hào)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(jī)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(tǒng)是市場(chǎng)同類產(chǎn)品中視頻流點(diǎn)播響應(yīng)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(qiáng)大的寬帶視訊應(yīng)用系統(tǒng)。

四. 系統(tǒng)主要功能

服務(wù)器管理與監(jiān)控 節(jié)目?jī)?nèi)容管理 用戶及權(quán)限管理 計(jì)費(fèi)管理 視訊直播 五. 系統(tǒng)性能指標(biāo)

單機(jī)最大并發(fā)數(shù)

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

點(diǎn)播響應(yīng)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(dá)50路以上直播頻道

直播延時(shí) < 1s

六. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1.網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)


　　上圖為多級(jí)緩存/代理解決方案，該方案可以有效節(jié)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(fù)荷，提高系統(tǒng)并發(fā)數(shù)。

　　在業(yè)務(wù)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(wù)器支持。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

　　在核心數(shù)據(jù)中心，系統(tǒng)主要由視頻服務(wù)器集群、管理系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、節(jié)目制作系統(tǒng)、節(jié)目庫(kù)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(jié)目并響應(yīng)來自該節(jié)點(diǎn)接入用戶的點(diǎn)播請(qǐng)求，該服務(wù)器自動(dòng)定時(shí)地根據(jù)節(jié)目分發(fā)策略更新存儲(chǔ)單元的節(jié)目?jī)?nèi)容。系統(tǒng)根據(jù)用戶接入數(shù)量來確定Cache Proxy服務(wù)器的數(shù)量及存儲(chǔ)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(yīng)用的核心硬件設(shè)備，為充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)的效能，需綜合考慮與硬件設(shè)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I/O和CPU處理能力
C. 磁盤I/O
D. 磁盤陣列與服務(wù)器之間I/O
E. 內(nèi)存容量

具體分析如下：

　　CPU：通常當(dāng)服務(wù)器的瓶頸出現(xiàn)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)是線性增長(zhǎng)的，但超出兩個(gè)以后并不能得到較好的性價(jià)比。

　　內(nèi)存：增加更多的內(nèi)存會(huì)提高流媒體服務(wù)器的并發(fā)數(shù)，但首先必須是如CPU、磁盤I/O、網(wǎng)絡(luò)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(jià)比下降。

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

　　磁盤I/O：為流媒體服務(wù)器性能主要瓶頸，如何優(yōu)化磁盤讀寫速度至關(guān)重要。流媒體服務(wù)器應(yīng)當(dāng)采用高可靠、讀寫快的RAID0或RAID5。通常，由于受計(jì)算機(jī)總線速度限制，超過三塊磁盤時(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(shù)作為依據(jù)，下面針對(duì)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(tǒng) Windows Server 2003 標(biāo)準(zhǔn)版 Windows Server 2003 企業(yè)版 或RedHat9
    處理器 233MHz 550 MHz 或更高
    內(nèi)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 7200轉(zhuǎn) IDE RAID 10000轉(zhuǎn) SCSI RAID

  2. 150～200個(gè)并發(fā)

    3.   基本配置 推薦配置
    操作系統(tǒng) Windows Server 2003 標(biāo)準(zhǔn)版 Windows Server 2003 企業(yè)版 或RedHat9
    處理器 單P4 2.0G 雙P4 2.0G
    內(nèi)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 10000轉(zhuǎn)（熱插拔） SCSI RAID 10000轉(zhuǎn)（熱插拔） SCSI RAID

  3. 300個(gè)并

      基本配置 推薦配置
    操作系統(tǒng) Windows Server 2003 標(biāo)準(zhǔn)版 Windows Server 2003 企業(yè)版 或RedHat9
    處理器 雙P4 2.66G XEON 雙P4 2.66G XEON
    內(nèi)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 10000轉(zhuǎn)（熱插拔） SCSI RAID 10000轉(zhuǎn)（熱插拔） SCSI RAID

七. 成功案例及部分用戶

政府行業(yè)
農(nóng)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(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)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(guó)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(duì)
福建省上杭縣委組織部 中國(guó)現(xiàn)代國(guó)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(yuǎn)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(guó)網(wǎng)通遼陽(yáng)分公司
中國(guó)電信鞍山分公司 中國(guó)電信本溪分公司
遼陽(yáng)有線信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)有限公司 中國(guó)電信遼陽(yáng)分公司
軍隊(duì)
石家莊陸軍學(xué)院 鄭州市消防支隊(duì)
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(yáng)圖書館 吉林省圖書館
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(yī)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(cái)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(guó)語(yǔ)大學(xué) 上海大學(xué)
中國(guó)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(tái)醫(yī)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(guó)工商銀行北京分行 中國(guó)工商銀行黑龍江省分行
中國(guó)工商銀行陜西省分行 中國(guó)工商銀行山西省分行
中國(guó)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(guó)農(nóng)業(yè)銀行廈門分行  
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(jì)算機(jī)學(xué)校 石家莊一中
湖北宜昌衛(wèi)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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