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教育案例

清华网络视频广播及点播应用系统介绍

用户需求


伴随着多媒体通讯技术的迅速发展,代表现代化高科技的多媒体校园网络建设已在中国教育界生根发芽。作为我国著名高等学府,清华大学也在利用其资源优势,不断进行网络教学的开发和应用。为在其已建成的校园网络上实现更多的管理功能和教学功能,清华大学进行了校园网络视频广播及视频点播应用系统的建设。希望运用最新的网络视频点播、广播软件,来实现音、视频实况转播以及制作、存储节目的功能,同时实现电教中心的VOD教学。

方案建议


思科系统公司的代理商北京博亿电子有限公司承担了该项目的建设。根据清华大学的现有网络条件和要求,该项目的建设采用了思科系统公司最新的网络视频点播/广播软件产品--IP/TV。IP/TV具有强大的网络能力和高质量的视频和音频,且拥有目前最高的性能价格比,是最适合清华大学应用的产品。

IP/TV计算机网络视讯系统是美国Cisco公司基于计算机网络的视讯系统。自从第一代产品问世以来,已经过了数次更新换代和技术上的革新改进。目前市场上比较受欢迎的版本主要是IP/TV2.0视频广播/点播系统,它主要用于在IP计算机网络上传送MPEG1,H261等高质量全动态的视频图象及话音和数据。为了便于使用,系统支持三种视频传播模式:实时转播(live),点播(on demand),预定节目广播( scheduled)。可用于计算机网络上的电视会议,广播领导讲话,楼宇监控,网上培训教学,电视节目播放,现场实况转播,多媒体资料和动态视频节目检索、点播(VOD),发布信息等,使传统的计算机网络成为具有多种用途的多媒体网络。

IP/TV软件系统适合在各种基于IP的计算机网络上使用。其突出特点是,突破了现存于计算机网络中的实时图象和话音传输的技术瓶颈,采用RTP(实时传输协议),RTCP(实时传输控制协议),RSVP(资源预留协议),MULTICAST(多播协议),以软件为核心,在现有的计算机网络上实现了视频节目的广播、点播等功能。

系统结构和组成:

IP/TV软件系统由三个互相关联的部分组成:系统管理部分(Content manager),客户浏览器(Viewer)和服务器(Sever)。它将全动感的视频节目直接送到用户的桌面计算机上,无需专用的视频电缆、显示器和会议室。另外还有StreamWatch软件可对IP/TV的使用情况进行监视、统计等管理; Question manager实现用户和系统管理员的实时交互式文字问答。

  1. 系统管理部分(CONTENT MANAGER):
    CONTENT MANAGER用于管理整个系统,可实现在内置数据库帮助下管理节目,对VIEWER的节目申请进行寻址,发送指令给SEVER,并平衡多个SEVER之间的工作负荷,节约带宽消耗。通过易于访问的WEB界面,管理员可以快速设立预定节目和实时节目的广播日期、次数,设立点播节目,定义服务器存储内容,甚至可以定义服务器根据现有带宽以不同速率传输节目。
  2. 视频服务器部分(SERVER)
    视频服务器(SERVER)是由服务器软件和视频压缩硬件(可选)组成, 根据CONTENT MANAGER设定的参数,捕捉、存储、传送节目。它能从视频摄象机、录/放象机、光盘、电视电缆这些视频源中捕获并传送实时图象,也能传送录制好的AVI、MPEG、QuickTime等格式的数字图象文件。SERVER可由许多个服务器组成一个分布式的服务器群,统一受CONTENT MANAGER管理。
  3. 客户浏览器(VIEWER):
    客户端浏览器(VIEWER)位于用户端,供用户收看网络上传送的音/视频节目。用户可以预先订阅节目,也可选择点播方式播放。并具有规模的可扩充性。可接入网络的浏览器总数不限,许多用户同时收看同一广播节目却不会引起网络拥塞或降低音/视频传输质量。

IP/TV系统工作原理

IP/TV系统是一个强有力的实现IP网络内部通信的工具。它的结构、规模可随着用户数的增长而增长。在一个CONTENT MANAGER(系统管理器)的管理下,可同时支持多达几百个服务器(SEVER),上千个客户浏览器(VIEWER),播放几百个节目,这种灵活性是由于分布式的视频服务器结构决定的:不同的服务器上可存储相同或不同的节目,几个服务器构成一个服务器簇,许多服务器簇组成服务器群,统一由 Content Manager管理。Content Manager通过数据库对节目信息实时跟踪,以便及时对用户提出的节目申请进行寻址,找到使网络数据拥塞度最小的能提供最佳服务的那个服务器。对用户而言,所有的服务器是一个整体,系统所提供的节目单显示所有的节目信息,只需进行简单的操作,即可收看广播节目或进行点播。

IP/TV采用了有效地优化和划分带宽的MULTICASTING技术,即一种信息发送格式,它可允许无限多用户收看所需节目时节约有限的网络资源。系统的主要的网络设备都支持IP MULTICASTING技术和协议,并已经用于企业网上,其存在不影响其他网络资源的同时应用。使用不同于BROADCAST的MULTICASTING技术,可使每个节目仅传输给想收看的用户,没有观众部分的网段自动地由网络路由器剪掉,从而节约了宝贵的网络资源。

IP/TV不仅可传输每秒30帧的全动态彩色图象(MPEG), 随意调整视频窗口的大小(最大可满屏),在低于500KBPS带宽的情况下产生每秒钟15帧出色的CIF视频质量,并同时允许修改变量以适于不同的需要。其灵活的结构可适用于各种应用。

由于产品基于ETHERNET(以太网)和IP协议,并且对用户的数量没有限制,故而可根据用户网络的情况和具体的应用进行配置。可在全网络中设置一个或多个视频服务器(SERVER),配置视频压缩卡和摄像头,网络中的其它PC上安装浏览器(VIEWER)软件或解压卡(PC486)和声卡。通过一个管理器(CONTENT MANAGER)进行系统维护和管理。这样既可在计算机网络上广播/点播视频和音频节目,还可召开单向的广播式电视会议(Videoconference)。

系统性能简介及示意图

  1. 电教中心节目源部分:
    此部分为电教中心原有的电教教学设备,可利用此套电教教学设备为IP/TV提供节目源。
  2. IP/TV SERVER:
    IP/TV SERVER安装在报告厅,配备了MPEG压缩卡用以压缩节目和支持时实压缩传输。即可支持定时广播和时实节目的传输。
  3. IP/TV CONTENT MANAGER :
    运营于NT4.0 上负责节目的定义和管理。
  4. IP/TV VIEWER:
    安装在其它电教教室及校办等需要的PC上接收节目,用于开展更大范围的教学任务、召开大会以及VOD教学等应用。

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