時(shí)間：2022-04-16 10:42:32
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關(guān)鍵詞：家庭設(shè)備，高增值服務(wù)
1. IPTV內(nèi)涵及特點(diǎn)
IPTV,也叫網(wǎng)絡(luò)電視,是指基于IP協(xié)議的電視廣播服務(wù)。該業(yè)務(wù)以電視機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)為顯示終端,通過(guò)機(jī)頂盒接入寬帶網(wǎng)絡(luò),可以向用戶提供數(shù)字廣播電視、VOD點(diǎn)播、視頻錄像等諸多寬帶流媒體業(yè)務(wù)。論文參考網(wǎng)。
IPTV的主要特點(diǎn)在于其交互性和實(shí)時(shí)性。相對(duì)于傳統(tǒng)的電視業(yè)務(wù),IPTV業(yè)務(wù)具有如下一些優(yōu)勢(shì):
(1)用戶可以根據(jù)個(gè)人的喜好選擇使用IPTV業(yè)務(wù)所提供的高質(zhì)量(接近DVD水平的)內(nèi)容。
(2)用戶可以在任何時(shí)間觀看已經(jīng)播放的視頻節(jié)目或已經(jīng)存在的內(nèi)容信息。
(3)從技術(shù)和業(yè)務(wù)本身的特點(diǎn)來(lái)看,IPTV業(yè)務(wù)可以向用戶提供無(wú)限數(shù)量的不同信息,為用戶提供個(gè)性化信息。論文參考網(wǎng)。
(4)IPTV業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了媒體提供者和媒體消費(fèi)者的實(shí)質(zhì)性互動(dòng)。
2. IPTV的熱點(diǎn)技術(shù)
2.1流媒體技術(shù)
所謂流媒體是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nter-net/Intranet播放的媒體格式,如音頻、視頻或多媒體文件。流媒體在播放前并不下載整個(gè)文件,只將開(kāi)始部分內(nèi)容存入內(nèi)存,在計(jì)算機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存并使媒體數(shù)據(jù)正確地輸出。流媒體的數(shù)據(jù)流隨時(shí)傳送隨時(shí)播放,只是在開(kāi)始時(shí)有些延遲。顯然,流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸,流式傳輸主要指將整個(gè)音頻和視頻及三維媒體等多媒體文件,經(jīng)過(guò)特定的壓縮方式解析成一個(gè)個(gè)壓縮包,由視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)順序或?qū)崟r(shí)傳送。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中,用戶不必像采用下載方式那樣等到整個(gè)文件全部下載完畢,而是只需經(jīng)過(guò)幾秒或幾十秒的啟動(dòng)延時(shí),即可在用戶的計(jì)算機(jī)上利用解壓設(shè)備對(duì)壓縮的A/V、3D等多媒體文件解壓后進(jìn)行播放和觀看。此時(shí)多媒體文件的剩余部分將在后臺(tái)的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。與單純的下載方式相比,流媒體可以邊下載邊播放,這種流式傳輸方式不僅使啟動(dòng)延時(shí)大幅度地縮短,而且對(duì)系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低,極大地減少了用戶在線等待的時(shí)間。論文參考網(wǎng)。與平面媒體不同。流媒體最大的特點(diǎn)在于互動(dòng)性,這也是運(yùn)用了流媒體技術(shù)的IPTV最具吸引力的地方。
2.2 音、視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)
眾所周知,媒體傳輸系統(tǒng)之間的互操作性至關(guān)重要,而保持這種互操作性的關(guān)鍵,就是需要制定傳媒設(shè)備制造商及運(yùn)營(yíng)商在制造產(chǎn)品及提供服務(wù)過(guò)程中必須遵守的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。在提供網(wǎng)絡(luò)流媒體服務(wù)方面,已經(jīng)有數(shù)個(gè)音、視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)得到較充分的發(fā)展。
2.2.1視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)
通過(guò)對(duì)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的壓縮效率、可擴(kuò)展性、容錯(cuò)能力及占用的運(yùn)算資源等因素加以折衷考慮,最適合目前IPTV網(wǎng)絡(luò)傳輸及終端制造水平的應(yīng)該是M PEG-4視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。M PEG-4標(biāo)準(zhǔn)的制定開(kāi)始于1995年,于1999年2月M PEG專(zhuān)家組正式公布了M PEG-4(ISO/IEC 14496)V1.0版本。同年底M PEG-4V2.0版本亦告完成,且于2000年年初正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),是第一個(gè)基于音視頻內(nèi)容或?qū)ο蟮木幋a標(biāo)準(zhǔn),它從音視頻場(chǎng)景中,按照人的直觀感受分為若干個(gè)音視頻對(duì)象,并分別對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行形狀、紋理及運(yùn)動(dòng)矢量等編碼,而不是象傳統(tǒng)編碼方式那樣是基于像素進(jìn)行編碼。M PEG-4視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),作為MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的一部分,通常稱為M PEG-4視頻。它提供了大量視頻編碼工具,而這些工具都要占用一定的運(yùn)算資源。設(shè)備的復(fù)雜度及成本較高。為了滿足不同層次的應(yīng)用,在不損失互操作性的前提下,M PEG-4定義了由對(duì)象類(lèi)型,類(lèi)(Profile)及等級(jí)(Level)組成的分級(jí)策略。M PEG的類(lèi)規(guī)定了用于協(xié)同操作點(diǎn)(interoperability point)的技術(shù),等級(jí)規(guī)定了一個(gè)類(lèi)的范圍或大小。
2.2.2 音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)
在音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定上,目前人們將注意力集中到幾個(gè)現(xiàn)存的蜂窩通信語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)上。這些標(biāo)準(zhǔn)包括AM R(Adaptive M ulti-R ate)編碼算法以及EVRC(Enhanced Variable R ate C oder)編碼算法等,這兩種算法都具有良好的抗誤碼能力。M PEG-4音頻包括如M PEG-4 AAC(Advanced Audio Coding)等音頻編碼標(biāo)準(zhǔn),以支持寬帶、可擴(kuò)展音頻通信。
2.2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)
流媒體的含義即按照實(shí)時(shí)或點(diǎn)播方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向通用媒介進(jìn)行音視頻廣播,而面向連結(jié)的TC P需要較多的開(kāi)銷(xiāo),故不太適合傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。流媒體傳輸一般采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議R TP/U D P來(lái)傳輸實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)。
2.2.4 顯示終端設(shè)備制造技術(shù)
2005年7月海爾在青島國(guó)際消費(fèi)電子博覽會(huì)上,正式對(duì)外國(guó)內(nèi)第一款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的流媒體電視新品“美高美”系列數(shù)字平板電視。美高美可以通過(guò)流媒體接口實(shí)現(xiàn)與多種外設(shè)的無(wú)縫連接,并讀取16種流媒體文件,而且還可以同時(shí)接駁兩個(gè)外部存儲(chǔ)設(shè)備,不同存儲(chǔ)器中的流媒體文件可以經(jīng)由電視平臺(tái)互動(dòng)轉(zhuǎn)存,必將推動(dòng)IPTV更廣泛使用。
3. IPTV最新動(dòng)態(tài)與開(kāi)發(fā)展望
在國(guó)外,IPTV已進(jìn)入實(shí)質(zhì)運(yùn)營(yíng)階段,據(jù)權(quán)威研究機(jī)構(gòu)美國(guó)加特納公司的報(bào)告,2006年,歐洲網(wǎng)絡(luò)電視供應(yīng)商的收入預(yù)計(jì)將達(dá)到3億多歐元,而到2010年其收入則可達(dá)到30億歐元。中央電視臺(tái)2005年正式向全國(guó)推出網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)服務(wù),該業(yè)務(wù)的內(nèi)容主要利用中央電視臺(tái)目前已有的40萬(wàn)小時(shí)的電視節(jié)目。同時(shí)中國(guó)兩家最大的商業(yè)IP網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者中國(guó)電信和中國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信公司也在進(jìn)行IPTV的試驗(yàn)或試運(yùn)行。2006年4月,國(guó)家廣電總局首次正式發(fā)放網(wǎng)絡(luò)電視牌照,而擁有央視背景的中視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有限公司和上海文廣旗下的東方網(wǎng)絡(luò)電視有限公司,成為了首批獲準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)電視的“幸運(yùn)兒”。由于網(wǎng)絡(luò)電視必須依靠寬帶運(yùn)營(yíng)商傳送節(jié)目,國(guó)內(nèi)許多電信企業(yè)也借機(jī)進(jìn)入了這一市場(chǎng)。
總之,IPTV蘊(yùn)涵著巨大的商機(jī),是未來(lái)廣電網(wǎng)新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)和增值服務(wù)。將來(lái)三網(wǎng)合一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還會(huì)帶來(lái)各種融合業(yè)務(wù)形態(tài)。
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關(guān)鍵詞：P2P；流媒體；服務(wù)技術(shù)；應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)：TP271文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)05-1059-03
隨著社會(huì)的不斷變化發(fā)展，我國(guó)的科技水平也越來(lái)越高，據(jù)相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)現(xiàn)示，目前我國(guó)的網(wǎng)民數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了8000多萬(wàn)。在這個(gè)十分龐大的隊(duì)伍中，使用寬帶上網(wǎng)和專(zhuān)線上網(wǎng)的用戶數(shù)占到了絕大多數(shù)。這樣一來(lái)，就使得寬帶接入的步伐不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈。很多的網(wǎng)絡(luò)公司為了在競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)市場(chǎng)，采取了一系列的手段和措施，但最主要的是要看國(guó)內(nèi)的消費(fèi)市場(chǎng)能不能接受這些運(yùn)營(yíng)商所提供的各種服務(wù)。就現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，文字，音頻和視頻這種三位一體化的信息服務(wù)在市場(chǎng)上占據(jù)了主導(dǎo)地位。我們通過(guò)國(guó)外相關(guān)市場(chǎng)的調(diào)查得知，其有將近一半的網(wǎng)民會(huì)經(jīng)常使用流媒體，因此目前寬帶內(nèi)容的主體就從原來(lái)的網(wǎng)頁(yè)逐漸轉(zhuǎn)變成了流媒體。我們的網(wǎng)絡(luò)公司如何利用自身資源去搶占流媒體服務(wù)市場(chǎng)，成為了在新一輪競(jìng)爭(zhēng)中致勝的關(guān)鍵因素。
目前我們視頻和音頻的資源數(shù)據(jù)量很大，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬以及服務(wù)器的性能提出了很高的要求，但是其卻無(wú)法滿足這種要求，所以就會(huì)嚴(yán)重阻礙流媒體’業(yè)務(wù)的發(fā)展。舉個(gè)例子，一個(gè)比較大的視頻節(jié)目假如同時(shí)有上千人進(jìn)行訪問(wèn)，那么其網(wǎng)絡(luò)帶寬必須達(dá)到300MbPs以上?？墒悄壳澳軡M足這些條件的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器卻相當(dāng)?shù)纳伲坏┯懈嗟挠脩粜枰L問(wèn)，其就很難滿足需求。因此，我們要解決上述的問(wèn)題就必須使用服務(wù)器集群來(lái)提高整個(gè)流媒體系統(tǒng)的相關(guān)性能。另外，我們還可以使用分布式系統(tǒng)，通過(guò)相關(guān)技術(shù)將流媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鞯兀@樣用戶在上網(wǎng)的時(shí)候就能就近訪問(wèn)。上面的兩種方案雖然能從一定程度上解決增大了流媒體服務(wù)系統(tǒng)容量的難題，但是面對(duì)越來(lái)越龐大的用戶群，還是無(wú)法滿足全部的需求。并且，在具體的實(shí)施過(guò)程中，這兩種方法的成本十分昂貴，系統(tǒng)的復(fù)雜程度也大，采用起來(lái)不大現(xiàn)實(shí)。
那么，如何采用現(xiàn)有的資源和寬帶資源去普及流媒體業(yè)務(wù)呢，P2P技術(shù)就是我們要找尋的最為理想的答案。這種P2P技術(shù)是指通過(guò)各個(gè)系統(tǒng)之間的直接交換最終達(dá)到計(jì)算機(jī)資源與信息資源的共享。如果我們能將這種P2P技術(shù)熟練的應(yīng)用于流媒體業(yè)務(wù)，那么就能夠從根本上解決之前服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器性能限制的問(wèn)題。
1 P2P模式的流媒體服務(wù)技術(shù)
1.1 P2P與C/S模式的區(qū)別
這種P2P的模式是和傳統(tǒng)的C/S模式相比是有很大的區(qū)別的。以前傳統(tǒng)的C/S模式的服務(wù)系統(tǒng)，一個(gè)服務(wù)器要同時(shí)為三個(gè)端口提供數(shù)據(jù)，因此其占用鏈路的帶寬帶是到單個(gè)媒體流的三倍，其負(fù)載程度也是單個(gè)媒體流服務(wù)的三倍，如圖1所示。而我們所說(shuō)的P2P卻極大的改變了這種情況，它使得用戶客戶端的空閑資源得到了合理充分的利用，從而提升了整個(gè)系統(tǒng)容量和性能。比如，圖2中四個(gè)用戶中的任意三個(gè)想要同時(shí)觀看一個(gè)流媒體的節(jié)目，那么其中的A只要為B和D技工數(shù)據(jù)，而剩下的C可以直接從B處獲取數(shù)據(jù)。這樣一來(lái)，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)A的性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求就有所降低，大大的減輕了它的負(fù)擔(dān)。
這種P2P技術(shù)一方面利用服務(wù)器性能和服務(wù)器端的資源來(lái)進(jìn)行操作，另一方面還合理地利用了計(jì)算機(jī)客戶端的性能以及其帶寬資源。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的不斷增多，這種P2P模式的流媒體服務(wù)系統(tǒng)用戶數(shù)量相應(yīng)的也可以達(dá)到無(wú)限大。
1.2概述
我們所說(shuō)的這種P2P模式的流媒體技術(shù)是相對(duì)于傳統(tǒng)的C/S模式而言的。傳統(tǒng)的C/S模式存在比較大的局限，由于其只能使用服務(wù)器的資源提供相關(guān)的服務(wù)，那么其服務(wù)的質(zhì)量和容量就受到了很大的限制。但P2P模式卻徹底改變了這種現(xiàn)象。一方面它能合理的利用服務(wù)器的資源，而另一方面它還能合理地使用用戶們計(jì)算機(jī)中的空閑資源。這樣的話，用戶在享受流媒體服務(wù)的同時(shí)，也可以享受到其計(jì)算機(jī)閑置資源為其所提供的另一些相關(guān)服務(wù)，那么，其整個(gè)的流媒體服務(wù)系統(tǒng)的資源就不再僅僅只是服務(wù)器的資源，還會(huì)包括用戶計(jì)算機(jī)閑置的相關(guān)資源。一旦這樣的用戶數(shù)量增多，其消耗的資源也就會(huì)相應(yīng)的增加，于是那些新增的用戶就會(huì)提供新的資源與數(shù)據(jù)。這樣一來(lái)，其便給我們使用P2P這種高品質(zhì)和大容量的流媒體服務(wù)系統(tǒng)提供了可能性。
因此，這種P2P模式的流媒體服務(wù)系統(tǒng)是在不改變現(xiàn)有的流媒體架構(gòu)和傳輸協(xié)議基礎(chǔ)上進(jìn)行的，有些時(shí)候甚至還可以不改變現(xiàn)
圖1
圖2
有的系統(tǒng)，只要增加新的板塊和功能就可以實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，P2P模式的流媒體服務(wù)系統(tǒng)只要在目前現(xiàn)有的流媒體服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改變其在原有C/S模式下的服務(wù)方式和數(shù)據(jù)傳輸途徑，就可以達(dá)到理想化的效果。
圖3
具體來(lái)說(shuō)P2P模式的服務(wù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求同一節(jié)目的用戶歸為一組的要求，然后，我們便可將該組用戶當(dāng)作結(jié)點(diǎn)構(gòu)成一棵樹(shù)。如圖3所示，這種樹(shù)狀的結(jié)構(gòu)能夠避免用戶在使用的時(shí)候計(jì)算機(jī)互傳送出相同的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)風(fēng)暴這種情況。我們看到，其服務(wù)器為數(shù)的根基，其中的第一層用戶可以直接從服務(wù)器那獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，而第二層的用戶可以從第一層的用戶那里獲取數(shù)據(jù)，就這樣以此類(lèi)推。
但是，用戶所使用的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器本身相比還是存在一定差異的。因?yàn)椋脩舻挠?jì)算機(jī)是由其自己控制的，如果隨意的退出節(jié)目的觀看，就會(huì)導(dǎo)致其不能再為其他的用戶服務(wù)，而且，目前用戶計(jì)算機(jī)的性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬都不是很好，一般能支持的用戶數(shù)相 當(dāng)?shù)挠邢?。這樣的話，用戶的計(jì)算機(jī)在整個(gè)P2P模式下便具有了短暫性的缺陷，怎樣保證其退出之后不影響其他用戶的收看就成了解決問(wèn)題的關(guān)鍵。
通過(guò)對(duì)其的詳細(xì)分析和研究，我們發(fā)現(xiàn)可以采取冗余的數(shù)據(jù)路徑。具體來(lái)說(shuō)就是在一條數(shù)據(jù)路徑獲取失敗后，其用戶直接從另一條路徑獲取數(shù)據(jù)，隨后在觀看當(dāng)前節(jié)目的用戶組里面找一條新的數(shù)據(jù)路徑作為備份。這樣，通過(guò)這些冗余的數(shù)據(jù)路徑，相關(guān)用戶計(jì)算機(jī)之間信息交換就比較的穩(wěn)定，我們將這種結(jié)構(gòu)稱為控制網(wǎng)絡(luò)。
1.3 PSP模式中數(shù)據(jù)傳輸樹(shù)的建立
我們可以將VOD和在線教育等其他的流媒體應(yīng)用都簡(jiǎn)化為讓服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)上直播。這種網(wǎng)上直播實(shí)質(zhì)上就是讓那些觀看節(jié)目的用戶從相關(guān)的服務(wù)器那消費(fèi)一樣的媒體數(shù)據(jù)。我們將用戶之間數(shù)據(jù)傳輸路徑構(gòu)成一種樹(shù)狀的結(jié)構(gòu)，其稱為數(shù)據(jù)傳輸數(shù)。這種數(shù)據(jù)傳輸樹(shù)要在用戶不斷增加的情況下才能建立起來(lái)，我們?yōu)榱诉@個(gè)樹(shù)能順利的建立，相關(guān)的服務(wù)器便需要維護(hù)一些信息。比如，我們要清楚當(dāng)前的樹(shù)中有哪些是還能接納新的結(jié)點(diǎn)的，這些結(jié)點(diǎn)的端口和地址如當(dāng)前樹(shù)中哪些結(jié)點(diǎn)還有能力接納新的結(jié)點(diǎn)，這些結(jié)點(diǎn)的lP地址和端口以及一些用戶計(jì)算機(jī)性能和出口帶寬的相關(guān)數(shù)據(jù)具體是怎樣的等等。
1.4 PSP模式的控制網(wǎng)絡(luò)
因?yàn)橛脩舻挠?jì)算機(jī)具有短暫性的特點(diǎn)，我們要確保所有的用戶都能收看到穩(wěn)定的節(jié)目，就要增加上面所說(shuō)的冗余的數(shù)據(jù)傳輸路徑，這樣才能讓用戶的計(jì)算機(jī)能與其他用戶的計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息上的交換，萬(wàn)一為自身提供服務(wù)的用戶失敗，那么就能最快的從其他用戶那里獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。
2評(píng)價(jià)及應(yīng)用
服務(wù)器的能力和網(wǎng)絡(luò)資源是整個(gè)流媒體服務(wù)系統(tǒng)中重要的兩種資源。首先，這種新的P2P模式流媒體技術(shù)客服了服務(wù)器自身資源上的限制，其通過(guò)合理地利用相關(guān)用戶的計(jì)算機(jī)空閑資源來(lái)提供另一部分的服務(wù)，大大提升了整個(gè)系統(tǒng)的能力。而在我們傳統(tǒng)的C/S模式下，其提供服務(wù)時(shí)僅僅只使用相關(guān)的服務(wù)器資源，而P2P模式卻真正實(shí)現(xiàn)了為服務(wù)器和所有用戶提供資源。這樣一來(lái)，隨著用戶數(shù)量上的不斷增多，整個(gè)系統(tǒng)的容量和性能也會(huì)得到很大的提升。其次，在原有的C/S模式下，如果服務(wù)器端口要支持很多路的用戶就要擁有巨大的網(wǎng)絡(luò)帶寬。這其中，流媒體數(shù)據(jù)帶寬占用量是最大的，其將嚴(yán)重的制系統(tǒng)所提供的內(nèi)容和節(jié)目品質(zhì)。而在P2P模式下，它不僅能合理的利用用戶的計(jì)算機(jī)資源，同時(shí)還能合理的使用相關(guān)客戶端的寬帶資源，從而使得帶寬資源將隨著用戶數(shù)量的不斷增多而不斷增大。所以，在理論上這種P2P模式的流媒體服務(wù)容量是可以變的無(wú)限大的，但是我們考慮到目前的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)狀況和P2P技術(shù)上仍然存在的一些缺點(diǎn)，其要達(dá)到無(wú)限量的標(biāo)準(zhǔn)還是有一定難度的。但是，從目前來(lái)看，這種P2P模式下的一個(gè)簡(jiǎn)單的PC服務(wù)器要提供上百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)的用戶容量還是可以實(shí)現(xiàn)的。其在大大降低成本的同時(shí)，還解決了原來(lái)在C/S模式下存在的容量受限的問(wèn)題，就目前現(xiàn)有的解決方案看，P2P模式無(wú)外乎是一個(gè)最為節(jié)約成本的理想化方案。
3結(jié)束語(yǔ)
目前，將P2P用于流媒體技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)誕生。如EMS系統(tǒng)和PeerCast系統(tǒng)等都隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展而日趨成熟。在相關(guān)的科學(xué)和教育領(lǐng)域，EMS系統(tǒng)已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用，而PeerCast系統(tǒng)則是被許多的音樂(lè)愛(ài)好者所青睞。這種P2P模式下的流媒體技術(shù)才剛走進(jìn)市場(chǎng)，走進(jìn)相關(guān)的公眾的娛樂(lè)和信息服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施之中，未來(lái)，其將逐漸的走向人們生活的方方面面。基于這種模式的優(yōu)越性，我相信在不久的將來(lái)，其將迅速的占領(lǐng)相關(guān)市場(chǎng)，成為網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代不可或缺的服務(wù)技術(shù)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：Android；流媒體；手機(jī)電視；數(shù)據(jù)傳輸
中圖分類(lèi)號(hào)：TN919.8
這幾年來(lái)新技術(shù)的創(chuàng)新、性能的提高、數(shù)據(jù)的普及、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展影響著運(yùn)營(yíng)商的廣泛關(guān)注，中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通伴隨著移動(dòng)媒體的問(wèn)世及它們的傳播內(nèi)容推出了手機(jī)電視業(yè)務(wù)。它利用網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)中最底層，自頂而下的為用戶提供數(shù)據(jù)傳輸，使用網(wǎng)絡(luò)等方式從終端上獲取信息、下載軟件播放數(shù)據(jù)信息即可。
Android系統(tǒng)平臺(tái)可以針對(duì)以上不同的多媒體業(yè)務(wù)，使用不同的頻帶和接入點(diǎn)來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸容量。打破傳統(tǒng)手機(jī)電視系統(tǒng)單一模式，增加音頻、視頻信息交互性、移動(dòng)性、同步性，增強(qiáng)傳輸數(shù)據(jù)的共享性。手機(jī)電視利用Android平臺(tái)操作系統(tǒng)和流媒體技術(shù)收發(fā)電視節(jié)目業(yè)務(wù)。由于手機(jī)電視由音頻、視頻、圖片等構(gòu)成，數(shù)據(jù)容量大、視頻解碼算法復(fù)雜，加上移動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)流在終端上處理接收能力差、內(nèi)存數(shù)據(jù)容量等方面受限，導(dǎo)致視頻播放畫(huà)面出現(xiàn)模糊、停頓等問(wèn)題。因此，手機(jī)電視采用流媒體技術(shù)，利用終端無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備點(diǎn)播音頻、視頻內(nèi)容，在傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)實(shí)施交互操作，同時(shí)提供實(shí)施同步音頻、視頻流的傳輸，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及時(shí)處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以便更好地控制信息流量。所以，基于Android流媒體技術(shù)在手機(jī)電視系統(tǒng)中的運(yùn)用具有重要的研究意義。
1 流媒體技術(shù)的運(yùn)用
當(dāng)今是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的時(shí)代，流媒體技術(shù)的產(chǎn)生不僅給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了利潤(rùn)，同時(shí)還給用戶帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響。“流媒體”不同于傳統(tǒng)的多媒體技術(shù)，除了媒體所具有的聲音、文本、圖像等多種數(shù)據(jù)處理信息技術(shù)外，還可以運(yùn)用帶寬技術(shù)，進(jìn)行比特流傳輸，使得用戶終端可以接收到高品質(zhì)的音頻和視頻節(jié)目，在手機(jī)播放端多媒體文件下載與播放是同時(shí)進(jìn)行，實(shí)際上并不是單一的技術(shù)，它結(jié)合很多網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)對(duì)流媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、壓縮、存儲(chǔ)。
1.1 流媒體文件的格式
手機(jī)電視采用流媒體技術(shù)以適合用戶終端在網(wǎng)絡(luò)上邊下載邊播放，而不是讓用戶終端無(wú)限制的等待文件下載完播放，也不是說(shuō)其它類(lèi)型的媒體不能在網(wǎng)絡(luò)上播放，只是需要加入一些數(shù)據(jù)代碼附加信息才能高效的在用戶終端操作。
1.2 流媒體傳輸?shù)奶攸c(diǎn)
手機(jī)電視在傳輸過(guò)程中將媒體文件進(jìn)行打包，通過(guò)傳輸視頻端向PC端連接、實(shí)時(shí)傳送。PC端經(jīng)過(guò)一段時(shí)間即可通過(guò)播放數(shù)據(jù)端對(duì)打包的文件解壓進(jìn)行觀看，剩余數(shù)據(jù)將在后臺(tái)進(jìn)行解壓。
（1）緩沖幅度遞減。結(jié)合流媒體傳輸技術(shù)，用戶終端不必浪費(fèi)大量的等待時(shí)間。一般情況下，手機(jī)終端用戶通過(guò)對(duì)影片的點(diǎn)擊，一分鐘內(nèi)畫(huà)面就可以在手機(jī)終端顯現(xiàn)，在播放過(guò)程中緩沖不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)狀況。
（2）緩沖存儲(chǔ)容量遞減。手機(jī)電視在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)都采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將數(shù)據(jù)化分為多個(gè)包進(jìn)行傳輸，然后動(dòng)態(tài)選擇不同的路由，不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)擁堵延長(zhǎng)緩沖播放，同時(shí)數(shù)據(jù)不被保留在PC磁盤(pán)上，占據(jù)大量的存儲(chǔ)空間，從而遞減緩沖區(qū)。
（3）流媒體傳輸實(shí)時(shí)協(xié)議。雖然流媒體傳輸無(wú)需緩沖存儲(chǔ)容量的遞減，但仍離不開(kāi)緩存，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中分解成若干等比例的比特流，由于網(wǎng)絡(luò)鏈接動(dòng)態(tài)變化，可以自由選擇路由，故接收到的數(shù)據(jù)路徑和時(shí)間延遲也就有所不一，這時(shí)緩存起到一定作用，使數(shù)據(jù)暢通不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)短暫擁塞而出現(xiàn)暫?，F(xiàn)象。
2 用戶終端設(shè)計(jì)
用戶終端主要功能，實(shí)現(xiàn)緩沖音、視頻連續(xù)播放。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備合理選擇，并通過(guò)RTCP協(xié)議實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收，確保傳輸過(guò)程中流媒體端與端之間數(shù)據(jù)安全可靠傳輸。
2.1 流媒體傳輸控制
傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中使用RTP和RTCP的傳輸流，首先將發(fā)送端模塊與發(fā)送路徑端進(jìn)行解析，發(fā)送端模塊會(huì)自動(dòng)解釋用戶終端媒體相匹配，其中子模塊SDP解析將發(fā)送端數(shù)據(jù)封裝成識(shí)別的格式，并發(fā)送給協(xié)議模塊，調(diào)用協(xié)議在用戶終端播放畫(huà)面，開(kāi)始執(zhí)行實(shí)時(shí)流媒體操作功能。
在設(shè)計(jì)Android手機(jī)電視系統(tǒng)時(shí)考慮采用嵌入其他播放器的方案，但是最終被一種簡(jiǎn)單的有效的方法替代，雖然這種方法對(duì)部分流媒體文件格式有一定的局限性，但是其簡(jiǎn)單有效的方案令人拍手稱贊，那就是直接使用Android系統(tǒng)中自帶的MediaPlayer播放軟件。下面列出手機(jī)電視系統(tǒng)選擇本地文件或在線文件播放的部分代碼。
setDataSource（）函數(shù)：[mw_shl_code=java，true]public void setDataSource（Context context， Uri uri， Map headers） {
String scheme = uri.getScheme（）；
if（scheme == null || scheme.equals（"file"）） {
setDataSource（uri.getPath（））；return；
}
AssetFileDescriptor fd = null；
try {
ContentResolver resolver = context.getContentResolver（）；
fd = resolver.openAssetFileDescriptor（uri， "r"）；
if （fd.getDeclaredLength（） < 0） {
setDataSource（fd.getFileDescriptor（））；
} else {
setDataSource（fd.getFileDescriptor（）， fd.getStartOffset（）， fd.getDeclaredLength（））；
}return；
} catch （Exception ex） {
} finally
setDataSource（uri.toString（）， headers）；
return；
}
2.2 RTCP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
RTCP數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程與RTP數(shù)據(jù)協(xié)議一起使用，RTCP模塊會(huì)周期性地向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器端接收到數(shù)據(jù)并向請(qǐng)求方發(fā)送RTCP報(bào)文包，這些報(bào)文包包含了發(fā)送與接收RTP數(shù)據(jù)包的數(shù)目等信息。遠(yuǎn)程流媒體服務(wù)器端根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議中動(dòng)態(tài)變化速率，從而為手機(jī)視頻媒體提供QoS保證。
2.3 云端安全控制
當(dāng)越來(lái)越多的用戶使用云計(jì)算，帶動(dòng)云端數(shù)據(jù)和云應(yīng)用的發(fā)展，云安全的問(wèn)題成為了困擾云計(jì)算發(fā)展的主要問(wèn)題。由于多用戶和虛擬等特性，使傳統(tǒng)的安全技術(shù)已經(jīng)不能保障用戶的信息安全。因此需要從服務(wù)模式、部署模式等多個(gè)角度分析用戶在云端的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，并針對(duì)這些云端數(shù)據(jù)安全，采用HDFS的數(shù)據(jù)刪除機(jī)制，解決數(shù)據(jù)殘留問(wèn)題，結(jié)合數(shù)據(jù)覆寫(xiě)算法，達(dá)到徹底銷(xiāo)毀數(shù)據(jù)的目的，同時(shí)通過(guò)采用多級(jí)可定義數(shù)據(jù)權(quán)限協(xié)議，平衡用戶在追求速度的同時(shí)能夠得到最佳的安全控制。
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作者簡(jiǎn)介：利莉（1983-），女，江西景德鎮(zhèn)人，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：FMS4；實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔導(dǎo)；RTMFP；P2P
中圖分類(lèi)號(hào)：TP37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)01-0144-05
Research of Audio and Video Interaction Technology Teaching Application Based on P2P of FMS4―Base on Web-Based Remote Teaching Guidance System
HU Shi-qing, ZHOU Bing
(Department of Educational Technology, Normal College, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China)
Abstract: In recent years, along with the development of information technology, web-based remote teaching guidance has become popular in the field of education guidance. But because Simultaneity of real-time video streaming is complicated and big, have led to the fact that it is difficult to develop the web-based remote teaching guidance system. Adobe Company release the latest FMS4 streaming media server in September of 2010, bring real-time video communication to P2P era. makes that FMS4 can be used to realize the P2P remote real-time video interactions and text communication function. Based on development of remote teaching guidance system, this paper analysis realization methods of P2P text Interaction function of FMS4, including the development environment, realization principle, key code and function etc. And analysis realization process of P2P real-time audio and video of FMS4, including the comparison RTMP with RTMFP agreement , principle and methods of realization based on P2P audio and video Interaction function of FMS4. through test and trial, Indicate that real-time and compressive capacity of the system have been obvious improved.
Key words: FMS4; Real-time Web-based Teaching Guidance; RTMFP; P2P
教學(xué)輔導(dǎo)作教學(xué)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)鞏固教學(xué)效果，幫助學(xué)困生進(jìn)步，推動(dòng)學(xué)優(yōu)生全面發(fā)展起到了重要作用[1]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)輔導(dǎo)的形式，呈現(xiàn)遠(yuǎn)程化、異地化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)的面對(duì)面的教學(xué)輔導(dǎo)，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)打破時(shí)間和地域限制，可以讓學(xué)生足不出戶得到教師的實(shí)時(shí)高效輔導(dǎo)，并且憑借其真實(shí)、直觀、實(shí)惠、便捷、安全的優(yōu)勢(shì)，快速發(fā)展成為了教育輔導(dǎo)市場(chǎng)的新方向。要開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)，它所依托的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)，成為了影響教學(xué)輔導(dǎo)效果的重要因素。
網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的理想方式是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供師生面對(duì)面的實(shí)時(shí)交流，因此，教師和學(xué)生之間的實(shí)時(shí)音視頻傳播和文字交流質(zhì)量是遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)和核心功能，一個(gè)優(yōu)秀的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)必須要確保系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)有流暢的實(shí)時(shí)性和豐富的交互性。
通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)主要有泛智網(wǎng)、家教通、異地家教網(wǎng)、智龍網(wǎng)、24家教網(wǎng)等，這些遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)視頻應(yīng)用，主要采用了兩種服務(wù)器：一種是開(kāi)源的Red5，另一種是FMS服務(wù)器。其中Red5是一款基于Java的開(kāi)源流媒體服務(wù)器，它依托RTMP協(xié)議來(lái)傳輸流媒體，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)視頻播放、遠(yuǎn)程共享對(duì)象、實(shí)時(shí)錄制等功能。由于開(kāi)源的原因，目前成為了企業(yè)架設(shè)實(shí)時(shí)視頻通信服務(wù)時(shí)的優(yōu)先選擇[2]。FMS是Adobe公司推出的流媒體服務(wù)器，它是當(dāng)前實(shí)時(shí)視頻通信市場(chǎng)的主流服務(wù)器，它幾乎能滿足網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)視頻通信的所有應(yīng)用需求，是主流視頻服務(wù)廠商的偏愛(ài)。但由于Red5和FMS4.0之前版本的服務(wù)器，均采用基于TCP的RTMP協(xié)議來(lái)通信，不能支持低延遲和大的并發(fā)流，所以需要部署大量的邊緣服務(wù)器和增加服務(wù)器的帶寬，來(lái)保證視頻的流暢和通信質(zhì)量，從而大大增加了企業(yè)開(kāi)發(fā)成本。
2010年9月Adobe系統(tǒng)公司了最新版本的FMS4，它基于RTMFP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了P2P技術(shù)，代表了當(dāng)前主流的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)視頻交互技術(shù)。基于以上原因，我們?cè)谠O(shè)計(jì)新版的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)中，采用了最新版的FMS4，實(shí)現(xiàn)了基于FMS4的P2P實(shí)時(shí)音視頻交互功能，將FMS4的P2P技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)領(lǐng)域，并對(duì)它進(jìn)行有益嘗試和研究。
1 FMS和P2P技術(shù)概述
FMS（Adobe Flash Media Server）是Adobe公司推出的流媒體服務(wù)器，它能夠提供優(yōu)秀的流媒體播放和實(shí)時(shí)通信功能，同時(shí)FMS還提供了強(qiáng)大的可定制腳本的服務(wù)器流媒體引擎[3]。通過(guò)這個(gè)引擎，允許建構(gòu)面向互聯(lián)網(wǎng)任何用戶群體的交互媒體應(yīng)用，以及基于FLV的傳統(tǒng)視頻點(diǎn)播服務(wù)(VOD)，還能夠建構(gòu)如視頻博客、視頻共享、視頻直播、在線游戲、視音頻聊天等交互性的雙向及多向應(yīng)用[4]。由于Adobe公司在網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用上的雄厚實(shí)力，以及Flash Player在網(wǎng)絡(luò)上廣泛應(yīng)用，F(xiàn)MS已成為多媒體應(yīng)用服務(wù)器端的主要系統(tǒng)平臺(tái)，如優(yōu)酷、土豆等大型視頻網(wǎng)站就采用了這項(xiàng)技術(shù)。
P2P又稱對(duì)等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它不會(huì)將所有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載聚集在較少的幾臺(tái)服務(wù)器上，而依賴網(wǎng)絡(luò)中參與者的計(jì)算能力和帶寬。在P2P應(yīng)用環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了客戶端的之間直接聯(lián)系，讓客戶端在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下利用P2P直接交互。在P2P環(huán)境中真正地消除中間商，使得網(wǎng)絡(luò)共享和交互變得更容易、更直接，因此，加入節(jié)點(diǎn)越多、整個(gè)系統(tǒng)的容量也越大[5]。這與傳統(tǒng)的客戶/服務(wù)器架構(gòu)剛好相斥，在那種架構(gòu)中每增加一個(gè)客戶端，意味著分享一份系統(tǒng)資源，系統(tǒng)的整體性能將下降[6]。P2P架構(gòu)的這種分布特性，在大流量的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)中，對(duì)解決視頻帶寬緊張，提高視頻傳播的速度和質(zhì)量有明顯優(yōu)勢(shì)。
目前，在剛的FMS 4中，增加了最值得期待的新功能，對(duì)p2p的支持，提供了安全、可擴(kuò)展的P2P直播和點(diǎn)播功能。
2基于FMS4的P2P文本交互功能的實(shí)現(xiàn)研究
2.1基于FMS4的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境
在FMS4之前的FMS流媒體服務(wù)器都沒(méi)有提供P2P功能，直到2009年Adobe才提拱了在Stratus2的流媒體服務(wù)器中使用P2P功能[7]。但要架構(gòu)Stratus2的P2P服務(wù)，首先要向Adobe公司申請(qǐng)開(kāi)發(fā)密鑰，然后聯(lián)結(jié)Stratus服務(wù)器，如果成功將得到“NetConnection. Connect.Success”事件，并被分配一個(gè)獨(dú)特的256位peer ID，其它Flash Player客戶端必須通過(guò)個(gè)peer ID才能通信[8]。如果要進(jìn)行第二次開(kāi)發(fā)，就會(huì)感到局限，因?yàn)椴荒茏约翰渴鸱?wù)器進(jìn)行局域網(wǎng)內(nèi)的開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)。令人高興的是，在最新的fms4中，p2p功能已經(jīng)集成進(jìn)來(lái)了，使得利用FMS開(kāi)發(fā)多媒體服務(wù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，但要開(kāi)發(fā)FMS4的P2P服務(wù)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)環(huán)境要達(dá)到如下要求：（1）開(kāi)發(fā)使用的Flex SDK要達(dá)到Flex SDK4.1以上版本，可以從Adobe官網(wǎng)下載，或者可以安裝目前最新版的Flash Builder4，它默認(rèn)的Flex SDK是Flex SDK4.1。（2）FMS流媒體服務(wù)器，必須是FMS4以上版本，可以從Adobe官網(wǎng)上獲得。（3）Flash Player要達(dá)到Flash Player10.1以上版本，如果是開(kāi)發(fā)，最好使用debug版的Flash Player。
2.2基于FMS4的P2P文本交互功能的實(shí)現(xiàn)原理
在FMS4.0之前，如果我們要做一個(gè)多人實(shí)時(shí)在線交互的應(yīng)用，比如多人文本聊天功能時(shí)，我們需要通FMS服務(wù)器把所有在線用戶鏈接起來(lái)，如果網(wǎng)中的某個(gè)人需要向所有人發(fā)送信息，那所有信息都必須經(jīng)過(guò)FMS服務(wù)器發(fā)送，這樣才能實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)服務(wù)。這種模式在眾多用戶的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)中會(huì)使服務(wù)器的壓力增大，實(shí)時(shí)交流的服務(wù)質(zhì)量下降，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的滿意度[9]。假如教師A一個(gè)數(shù)據(jù)想給同網(wǎng)段的其他100個(gè)學(xué)生，那么這100個(gè)學(xué)生都需要通過(guò)服務(wù)器來(lái)與教師A通信，這無(wú)疑加重了服務(wù)器和教師A的負(fù)擔(dān)，影響了整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。而在FMS4.0中引入了NetGroup“群組”的概念，利用p2p的功能很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)教師A數(shù)據(jù)想讓同一個(gè)組中的其他100個(gè)學(xué)生接收時(shí)，那么當(dāng)教師A將數(shù)據(jù)發(fā)送到學(xué)生B時(shí)，學(xué)生B獲得所有數(shù)據(jù)后也可以將數(shù)據(jù)加入“群組”內(nèi)，同時(shí)出去，這樣學(xué)生B也成了數(shù)據(jù)的者，那么其他學(xué)生就可以不從教師A處獲取數(shù)據(jù)，從而可以減輕教師A的實(shí)時(shí)通信壓力。同時(shí)由于采用了P2P通信，教師與學(xué)生之間的數(shù)據(jù)交換不需要經(jīng)過(guò)服務(wù)器中轉(zhuǎn)，從而也大幅度降低了服務(wù)器負(fù)荷，保證了服務(wù)質(zhì)量。這就是新的基于FMS4.0的P2P模式，每個(gè)用戶都可以作為數(shù)據(jù)的接收者和發(fā)出者，參與的用戶越多，數(shù)據(jù)的副本就越多，服務(wù)的速度也就越快。
如圖1所示，基于FMS4的P2P文本交互功能的具體流程是：發(fā)送端和接收端分別向FMS4.0服務(wù)器發(fā)出聯(lián)接請(qǐng)求，如果FMS4服務(wù)器接收連接，發(fā)送端和接收端將分別收到連接成功的信息"NetConnection.Connect.Success"，此時(shí)發(fā)送端和接收端通過(guò)方法“new NetGroup(netConnec? tion, roupSpecifier.groupspecWithAuthorizations())”加入到同名的群組中。如果加入“群組”成功，發(fā)送端和接收端將收到“NetGroup.Connect.Success”狀態(tài)，這時(shí)發(fā)送端可以通過(guò)“netGroup.addHaveObjects(0, _dataLength -1)”將要發(fā)的數(shù)據(jù)加入群組的待發(fā)數(shù)據(jù)列表中。接收端收到“NetGroup.Connect.Success”狀態(tài)后，就可調(diào)用addWantObjects方法向發(fā)送端提出發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，此時(shí)發(fā)送端收到"Net Group.Replication.Request"狀態(tài)提示，發(fā)送端就可以響應(yīng)接收端的請(qǐng)求，通過(guò)調(diào)用“netGroup.省略.省略.index])”方法，以UDP協(xié)議的方式將需要的數(shù)據(jù)塊發(fā)送過(guò)去，然后“接收方”會(huì)收到"NetGroup.Replication.Fetch.SendNotify"的數(shù)據(jù)到達(dá)通 知，如果成功接收，接收端將進(jìn)入“NetGroup.Replication.Fetch.Result”狀態(tài)，數(shù)據(jù)全部接收完成后，接收端可將收到的數(shù)據(jù)重新合并呈現(xiàn)在接收端的視圖上，同時(shí)還可調(diào)用addWantObjects方法將數(shù)據(jù)添加到群組待發(fā)的數(shù)據(jù)列表中，接收端此時(shí)變成了新的發(fā)送端[10]。
部分關(guān)鍵代碼如下：
// "接收方"有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)將觸發(fā)此處理，但目前尚未接收數(shù)據(jù)
case "NetGroup.Replication.Fetch.省略.index);//教師信息即將接收
break;
case "NetGroup.Replication.Fetch.Failed":
case "NetGroup.Replication.Fetch.省略.省略.object);//教師信息已接收
//接收完成以后，將數(shù)據(jù)添加到待發(fā)送對(duì)象列表，此時(shí)接收方又轉(zhuǎn)變成了發(fā)送方
netGroup.省略.省略.index);
//新建群組，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并加入群組
private function OnConnect():void{
var groupSpecifier:GroupSpecifier; //創(chuàng)建一個(gè)GroupSpecifier對(duì)象并設(shè)置相關(guān)參數(shù)據(jù)
groupSpecifier = new GroupSpecifier( groupNameText.text);
groupSpecifier.postingEnabled = true;
groupSpecifier.serverChannelEnabled = true;
groupSpecifier.objectReplicationEnabled = true;
groupSpecifier.ipMulticastMemberUpdatesEnabled=true;
netGroup = new NetGroup(netConnection, groupSpecifier.groupspecWithAuthorizations());
netGroup.addEventListener(_STATUS, NetStatusHandler);
}//將教師的聊天內(nèi)容加入“群組”的待發(fā)送列表，并顯示在界面
private function massageDisplay():void{
var _message:Object = new Object;
_message.user = userNameText.text;
_message.text = chatText.text;
_message.sequence = sequenceNumber++;
_message.sender = netConnection.省略Group.addHaveOb? jects(0, _dataLength - 1);
}
2.3基于FMS4的P2P文本交互功能的實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證
為了真實(shí)再現(xiàn)FMS4.0的P2P實(shí)現(xiàn)過(guò)程，我們?cè)诨趐2p的文本交互功能模塊中，將教師端的每條發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)for循環(huán)向發(fā)送列表重復(fù)加了二十條，點(diǎn)擊發(fā)送將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，然后重開(kāi)了二個(gè)學(xué)生端依次點(diǎn)“接收信息”。發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)谝粋€(gè)學(xué)生端接收完20條教師端的信息后，它自己開(kāi)始接收第二個(gè)學(xué)生端的請(qǐng)求，此時(shí)第一個(gè)學(xué)生端變成了教師信息的發(fā)送端，其它學(xué)生端可以從第一個(gè)學(xué)生那里獲得教師信息。通過(guò)開(kāi)多個(gè)窗口測(cè)試發(fā)現(xiàn)，加入學(xué)生群組的人越多速度會(huì)越快?；贔MS4.0的P2P文本交互功能演示如圖2。
3基于FMS4的P2P實(shí)時(shí)音視頻功能實(shí)現(xiàn)研究
Flash Player已經(jīng)在web視頻領(lǐng)域占有了重要的市場(chǎng)份額，這得益于FMS流媒體服務(wù)器卓越的性能和Flash Player的98%的普及程度。利用FMS流媒體服務(wù)器可以開(kāi)發(fā)視頻點(diǎn)播或者實(shí)時(shí)視頻的應(yīng)用程序。視頻點(diǎn)播應(yīng)用程序是從服務(wù)器向客戶端提供已編碼處理的視頻流，這些音視頻流可以是歌曲、電影、電視劇等音頻或視頻文件，目前主流的優(yōu)酷、土豆等視頻網(wǎng)站就是采用的這種技術(shù)。實(shí)時(shí)視頻應(yīng)用程序是客戶端通過(guò)視頻采集設(shè)備如攝像頭等，將采集的實(shí)時(shí)視頻或音頻數(shù)據(jù)，通過(guò)FMS服務(wù)器發(fā)送給其它的客戶端或者是發(fā)送給FMS服務(wù)器保存處理。實(shí)況視頻的典型應(yīng)用包括視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)等。
3.1 RTMP與RTMFP
FMS4.0之前版本在提供視頻服務(wù)時(shí)，使用了Real-Time Messaging Protocol (RTMP)協(xié)議。RTMP是流媒體、共享對(duì)象、遠(yuǎn)程連接的優(yōu)秀選擇，它能滿足實(shí)時(shí)性要求不高的交互式音頻和視頻通信，當(dāng)同時(shí)在線的用戶數(shù)量大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)通信的并發(fā)量就會(huì)倍增，對(duì)服務(wù)器就會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力。在FMS4.0中采用了一種新的通信協(xié)議RTMFP（實(shí)時(shí)流媒體協(xié)議），RTMFP是Adobe公司開(kāi)發(fā)的新的通信協(xié)議，它可以使終端用戶在基于Adobe AIR架構(gòu)的多個(gè)Adobe Flash播放器和應(yīng)用程序之間進(jìn)行直接通信[11]。RTMFP協(xié)議為應(yīng)用程序（如遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)）提供了高質(zhì)量的實(shí)時(shí)通信解決方案，同時(shí)，RTMFP協(xié)議也實(shí)現(xiàn)了視頻點(diǎn)播、實(shí)時(shí)直播等功能，客戶端用 戶通過(guò)麥克風(fēng)和攝像頭就能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的直接音頻或視頻通信交流。
通過(guò)表1，RTMFP與RTMP的比較，RTMFP在多個(gè)功能點(diǎn)上進(jìn)行了優(yōu)化，表現(xiàn)出強(qiáng)勁的性能和卓越的品質(zhì)。
1）RTMP是基于TCP協(xié)議，而RTMFP是建立在UDP協(xié)議和性能更優(yōu)的FlashPlayer10以上版本。TCP提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸，比較適合于文件傳輸和電子郵件等用途，但它沒(méi)有提供任何端到端延遲保證。這種提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡CP實(shí)現(xiàn)了重新傳輸丟失數(shù)據(jù)的功能，但增加了延遲。而實(shí)時(shí)通信中最重要的目標(biāo)是確保最小的端到端延遲，因此TCP協(xié)議并不適合這一用途。為了確保傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤恢復(fù)，在Flash Player 10中采用了先進(jìn)的音頻和視頻壓縮技術(shù)，如Speex音頻和H.264視頻編解碼器，保證實(shí)時(shí)通信的正確性。同時(shí)RTMFP還提供了可靠和不可靠的兩種服務(wù)，當(dāng)在Flash Player實(shí)例之間，使用NetStream.send()發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸；而當(dāng)使用Speex發(fā)送音頻時(shí)，不可靠的交互方式被使用，以提供最小的延遲。
2）支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。在利用RTMP通信時(shí)，如果客戶端之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，必須先將數(shù)據(jù)發(fā)送到FMS服務(wù)器端，然后經(jīng)過(guò)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到其它用戶，而利用RTMFP通信時(shí)，它無(wú)需經(jīng)過(guò)服務(wù)器的中轉(zhuǎn)，就可以將一個(gè)客戶端的數(shù)據(jù)直接發(fā)送到另一個(gè)客戶端。此時(shí)的FMS服務(wù)器只起到橋梁作用，為客戶端之間創(chuàng)建通信會(huì)話，傳遞其它客戶端的相關(guān)信息。這種優(yōu)勢(shì)在遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)應(yīng)用中，可大大減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗和服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。
3）支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先次序。在實(shí)時(shí)通信中如果帶寬有限時(shí)我們希望能優(yōu)先確保聲音的暢通，再保證視頻和非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信。RTMFP支持這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先次序，大大提高了用戶體驗(yàn)。
4）支持連接錯(cuò)誤恢復(fù)能力。RTMFP協(xié)議提供了兩種重要特性，有助于解決一些連接錯(cuò)誤導(dǎo)致的問(wèn)題：1、快速連接修復(fù)：連接在短暫掉線的情況下將會(huì)快速恢復(fù)。例如，當(dāng)一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接掉線了，那么會(huì)馬上重建連接。一旦重新連接，它將迅速擁有所有的傳送能力。2、IP動(dòng)態(tài)化：即使一個(gè)客戶轉(zhuǎn)換到新的IP地址，原先處于活動(dòng)狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)peer會(huì)話仍然會(huì)保持。例如，一臺(tái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的筆記本接入到有線網(wǎng)絡(luò)后，會(huì)獲得一個(gè)新IP地址，但它仍然可以繼續(xù)之前的通信。
3.2基于FMS4的P2P的音視頻功能的實(shí)現(xiàn)原理
要架構(gòu)基于FMS4.0的P2P實(shí)時(shí)音視頻共享教學(xué)應(yīng)用，需要分別配置FMS4服務(wù)器、發(fā)送端和接收端。具體發(fā)送端、接收端和服務(wù)器的交互流程如圖3如示。
1）發(fā)送端的開(kāi)發(fā)思路是：首先獲得FMS4.0服務(wù)器的URL和將要進(jìn)入的“群組名”，然后創(chuàng)建一個(gè)NetConnec? tion對(duì)象，調(diào)用netConnection.addEventListener(NetSta? _STATUS, netStatusHandler)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，通過(guò)命令netConnection.connect(“url”)連接服務(wù)器，這里URL與以往版本的FMS連接不同，F(xiàn)MS4.0采用的是RTMFP協(xié)議，所以URL應(yīng)當(dāng)改成“rtmfp://localhost/…”的形式；如果服務(wù)器接受請(qǐng)求，發(fā)送端將收到“NetConnection.Connect.Success”的狀態(tài)，此時(shí)發(fā)送端可以創(chuàng)建NetGroup對(duì)象，設(shè)置相關(guān)“群組”的配置并連接該“群組”；如果連接成功，發(fā)送端進(jìn)入“NetGroup.Connect.Success”狀態(tài)，這時(shí)可繼續(xù)創(chuàng)建一個(gè)發(fā)送流NetStream對(duì)象并向服務(wù)器發(fā)送連接，如成功會(huì)收到“NetStream.Connect.Success”信息；當(dāng)收到發(fā)送流連接成功后，可以檢測(cè)麥克風(fēng)和攝像頭并配置它們的相關(guān)參數(shù)，分別使用netStream.attachAudio(mic);和netStream.attachCamera(camera)命令，將音頻和視頻信息添加到發(fā)送流上；同時(shí)還要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)VideoDisplay視頻播放組件，將攝像頭采集到的視頻信息在發(fā)送端顯示出來(lái)，讓發(fā)送者自己了解當(dāng)前的視頻狀態(tài)；最后，發(fā)送端可以使用發(fā)送流的publish命令netStream.publish("教師名")將這個(gè)流出去，此時(shí)接收端就能收到這個(gè)音視頻流的信息了。當(dāng)然此處也可以這樣設(shè)計(jì)，將流名改成為發(fā)送端的用戶名，當(dāng)用戶將自己本地?cái)z像頭捕捉到的畫(huà)面publish到fms4服務(wù)器時(shí)，fms4服務(wù)器將存放它在userList這個(gè)集合對(duì)象中，集合中存放的是每個(gè)用戶名也就是他們視頻的名字。每當(dāng)新用戶加入或者退出會(huì)議的時(shí)候，fms4服務(wù)器就把這個(gè)userList廣播給每個(gè)還在線的用戶。接收端的用戶取得userList后，只需播放其它用戶名的視頻即可[12]。
2）接收端的開(kāi)發(fā)思路是：前面步驟與發(fā)送端相同，也是先與服務(wù)器建立連接，然后創(chuàng)建“群組”，如果以上都成功，就要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)接收流來(lái)接收發(fā)送端的音視頻信息，這里不需要再去獲取麥克風(fēng)和攝像頭的信息了，只需再創(chuàng)建一個(gè)Video視頻播放組件，將接收流的信息通過(guò)attachNetStream(inNetStream)命令加入Video組件，并調(diào)用netStream.play("教師名")，就可開(kāi)始播放發(fā)送端的音視頻信息了。這里的play()方法的參數(shù)必須與發(fā)送端的publish()方法的參數(shù)名相同。當(dāng)然大多數(shù)據(jù)情況下，一個(gè)客戶端既是者也是訂閱者，那么它必須創(chuàng)建兩個(gè)流，一個(gè)流，一個(gè)接受流。
3）服務(wù)器的開(kāi)發(fā)思路，如果要在FMS4服務(wù)器上注冊(cè)一個(gè)應(yīng)用程序，需要在FMS4的安裝目錄下的/applications文件夾中新建一個(gè)以應(yīng)用程序名命名的文件夾，然后在此文件夾下新建一個(gè)名為main.asc文件存放服務(wù)器端代碼。在main.asc文件中可以使用兩個(gè)對(duì)象：Client對(duì)象和application對(duì)象。當(dāng)一個(gè)客戶端連接到一個(gè)FMS4上的應(yīng)用程序時(shí)，F(xiàn)MS4服務(wù)器可以通過(guò)創(chuàng)建Client類(lèi)的實(shí)例來(lái)代表一個(gè)客戶端，有了這項(xiàng)客戶端實(shí)例，就可以用它來(lái)完成這個(gè)客戶端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。服務(wù)器端的application對(duì)象代表這個(gè)應(yīng)用程序，它是Application類(lèi)的實(shí)例，通過(guò)它服務(wù)器端可以接受客戶端的連接請(qǐng)求，也可完成客戶端的連接斷開(kāi)和關(guān)閉應(yīng)用程序等功能。當(dāng)一個(gè)客戶端連接FMS4服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器端將接受一個(gè)application.onConnect事件，如果接受此客戶端連接請(qǐng)求,則調(diào)用appli? cation.acceptConnection(currentClient)方法。如果此客戶端不符合連接要求，則調(diào)用application.rejectConnection(currentClient)方法來(lái)拒絕此客戶端請(qǐng)求。相反，當(dāng)一個(gè)客戶端斷開(kāi)FMS4.0服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器端接受到一個(gè)application.onDisconnect事件，此時(shí)可以通過(guò)application.clients命令來(lái)向所有在線客戶端發(fā)送信息，通知其它用戶此用戶已下線[13]。
3.3基于FMS的P2P的音視頻功能的實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證
在最新的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)上采用FMS4作為流媒體服務(wù)器后，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了文本和音視頻的實(shí)時(shí)交互功能。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)依托FMS4的P2P技術(shù)，在課堂人越多時(shí)，視頻越流暢，語(yǔ)音越清晰。其系統(tǒng)演示如圖4所示。
4結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)FMS4的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)它對(duì)比以往版本的確實(shí)有了新的改進(jìn)，特別是它基于RTMFP協(xié)議的P2P音視頻技術(shù)的新功能，給我們遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗壓性帶來(lái)了許多實(shí)惠，相信不久將有更多的視頻應(yīng)用系統(tǒng)采用FMS4，希望通過(guò)將FMS4引入遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)領(lǐng)域，能對(duì)將來(lái)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員有所借鑒。
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關(guān)鍵詞：嵌入式；播放器；流媒體
中圖分類(lèi)號(hào)：TP37
隨著Android在智能手機(jī)行業(yè)上的成功應(yīng)用，以Android 作為嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，特別是在非手機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用方面的開(kāi)發(fā)尤為引人關(guān)注。相比于PalmOS、PSOS、VxWorks等專(zhuān)用系統(tǒng)，Android系統(tǒng)更適合于機(jī)頂盒這類(lèi)嵌入式信息家電的需要。由于在數(shù)字電視和機(jī)頂盒的軟件架構(gòu)中使用了不同的操作系統(tǒng)，不同的中間件平臺(tái)，不用的應(yīng)用程序框架使得軟件架構(gòu)層面出現(xiàn)了極大的差異化。在操作系統(tǒng)層面，Linux，uCos，VxWorks，WinCE，iTron，ThreadX等不同的操作系統(tǒng)在不同的產(chǎn)品上都有相應(yīng)的部署；在中間件層面，有公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)化的中間件平臺(tái)，比如MHP，Tru2way，ACAP，ARIB，MHEG5等，也存在私有的非標(biāo)準(zhǔn)的中間件平臺(tái)；而不同的中間件軟件提供商更會(huì)提供各自不同的中間件解決方案，這些解決方案之間大多是無(wú)法互相兼容的。
1 需求分析
為了解家用網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的實(shí)際需求，作者選取了不同層次的家庭用戶為對(duì)象進(jìn)行需求調(diào)研，首先了解了該公家庭網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的產(chǎn)品現(xiàn)狀，然后在此基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了用戶的實(shí)際需求。
家用網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備主要由四大子功能系統(tǒng)組成：控制子系統(tǒng)、信號(hào)處理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口子系統(tǒng)和用戶擴(kuò)展接口子系統(tǒng)。
基本業(yè)務(wù)：模擬電視廣播、FM廣播，模擬付費(fèi)（加擾）電視；數(shù)字視頻；衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播（DVB-S）；地面數(shù)字視頻廣播（DVB-T）；有線數(shù)字視頻廣播（DVB-C）；MMDS數(shù)字視頻廣播；數(shù)字付費(fèi)（加擾）電視數(shù)字音頻IP電話/傳真；音樂(lè)（MOD）；實(shí)時(shí)音頻卡拉OK點(diǎn)播（KOD）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息點(diǎn)播（IOD）；數(shù)據(jù)廣播（BIS）；股市證券信息廣播（SIS）；VBI圖文電視；應(yīng)用程序下載；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)流向；
電子商務(wù)：交互式多媒體；互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)（IAS）；遠(yuǎn)程教育；遠(yuǎn)程醫(yī)療；網(wǎng)上購(gòu)物；網(wǎng)上收費(fèi)；電子廣告；股市證券服務(wù)（SES）；網(wǎng)上（音、視頻）廣播業(yè)務(wù)；可視電話與電視會(huì)議；社區(qū)多功能服務(wù)。
2 嵌入式網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的設(shè)計(jì)
2.1 總體設(shè)計(jì)
圖1 終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由圖1可以看出，整個(gè)終端主要分為數(shù)據(jù)接收，媒體播放和顯示輸出三大部分。從功能上分別概括為流媒體數(shù)據(jù)接收模塊，音視頻解碼播放模塊和人機(jī)交互模塊。其中，流媒體數(shù)據(jù)接收模塊，主要是登陸服務(wù)器，接收并處理來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的流媒體數(shù)據(jù)，本論文研究系統(tǒng)中為MPEG-2 TS流，并將其放入環(huán)形緩沖區(qū)中，實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的交互。
音視頻解碼播放模塊，通過(guò)STB810開(kāi)發(fā)板用硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)MPEG-2 TS傳輸流的解復(fù)用，分解出視頻基本流和音頻基本流，并送往解碼模塊，調(diào)用DirectFB的解碼器接口，完成對(duì)音視頻流的解碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體播放的處理和控制。
人機(jī)交互模塊，涉及輸入設(shè)備和圖像的顯示輸出，且由于嵌入式平臺(tái)下面沒(méi)有集成類(lèi)似MFC（Microsoft Foundation Classes，微軟基礎(chǔ)類(lèi)）的基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)和完善的消息響應(yīng)機(jī)制，論文將借助于DirectFB實(shí)現(xiàn)了一套自己的事件響應(yīng)、處理機(jī)制。同時(shí)使用封裝好的DirectFB API接口直接將圖形圖像數(shù)據(jù)解碼并顯示。
2.2 TCC8900的硬件平臺(tái)
本文研究采用的機(jī)頂盒是Telechips公司的STB810開(kāi)發(fā)板，STB810使用基于Linux的軟件架構(gòu)和提供能迅速使用設(shè)備特性的標(biāo)準(zhǔn)API，不需要對(duì)底層驅(qū)動(dòng)和嵌入式DSP編程有更多的了解就可以使用該客戶端進(jìn)行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。
硬件接口有：RJ45以太網(wǎng)接口、兩個(gè)SATA硬盤(pán)接口、兩個(gè)SCART連接口、分量視頻輸出（YPrPb）、四個(gè)USB接口、兩個(gè)USB 1.1接口、兩個(gè)USB 2.0接口、兩個(gè)UART接口、左右兩個(gè)模擬音頻接口、一個(gè)數(shù)字音頻輸入和輸出接口（S/P-DIF）和一個(gè)高清多媒體接口（HDMI）。其中，第一個(gè)SCART連接口連接RGB電視設(shè)備或者CVBS信號(hào)+快慢開(kāi)關(guān)信號(hào)，第二個(gè)SCART連接口連接CVBS的視頻錄像機(jī)（VCR）或者Y/C信號(hào)+慢開(kāi)關(guān)信號(hào)。
STB810的核心設(shè)備為PNX8550媒體處理引擎，該P(yáng)NX8550媒體處理引擎集成了一個(gè)MIPS32架構(gòu)的微控制器和兩塊功能強(qiáng)大的用于音視頻處理的DSP。它可以支持MPEG-2解碼，MPEG-2傳輸流的處理，DVB，DES，Multi2，AES的條件訪問(wèn)，視頻的縮放和圖片的顯示。并在一個(gè)單芯片上進(jìn)行所有數(shù)字音/視頻處理，提供復(fù)雜的視頻縮放、解交叉和畫(huà)質(zhì)增強(qiáng)功能，并且支持廣泛的調(diào)諧前端。通過(guò)模擬后端設(shè)備PNX8510/11轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號(hào)輸出給電視機(jī)。
2.3 STB810的軟件架構(gòu)
IPTV機(jī)頂盒作為客戶端，除了需要具有良好的硬件平臺(tái)外，還需要擁有軟件系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)功能。相應(yīng)的，STB810和大多數(shù)的機(jī)頂盒軟件一樣采用分層結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)核層、中間解釋層和應(yīng)用層三個(gè)層次：
內(nèi)核層：包括機(jī)頂盒終端硬件和Linux內(nèi)核。而對(duì)于機(jī)頂盒終端硬件這一部分主要是指機(jī)頂盒硬件中的流媒體處理引擎與流媒體解碼芯片；Linux內(nèi)核（版本2.6.21）是指嵌入式Linux操作系統(tǒng)，用以控制硬件。
中間解釋層：重新搭建整個(gè)軟件平臺(tái)的開(kāi)源軟件的工具包。包括一個(gè)用于音視頻直播/點(diǎn)播使用的視頻傳輸協(xié)議棧；用于驅(qū)動(dòng)流媒體解碼芯片的驅(qū)動(dòng)程序和外接存儲(chǔ)設(shè)備以及攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序；用于繪制界面、將解碼后的數(shù)據(jù)顯示并輸出到電視上的DirectFB庫(kù)。
應(yīng)用層：包括基于中間層開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，如視頻點(diǎn)播、直播等擴(kuò)展應(yīng)用。DVB API采用的是Linux DVB API version3，主要用到其中的Linux DVB Demux Device API，用于解復(fù)用TS流。ALSA為Advanced Linux Sound Architecture，先進(jìn)Linux聲音架構(gòu)，是Linux平臺(tái)上的用途廣泛的音頻API，用于音頻流混頻；DirectFB是專(zhuān)為嵌入式開(kāi)發(fā)的輕量級(jí)圖形界面庫(kù)。
3 嵌入式視頻點(diǎn)播終端軟件環(huán)境的搭建
3.1 交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立
交叉編譯，是嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一項(xiàng)重要技術(shù)，它的主要特征是某機(jī)器中執(zhí)行的程序代碼不是在本機(jī)編譯生成，而是由另一臺(tái)機(jī)器編譯生成，一般把前者稱為目標(biāo)機(jī)，后者稱為主機(jī)。采用交叉編譯的主要原因在于，大多數(shù)嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)不能提供足夠的資源供編譯過(guò)程使用，因而只好將編譯工程轉(zhuǎn)移到高性能的主機(jī)中進(jìn)行。
在本文研究的系統(tǒng)中，就是在Linux PC機(jī)上生成在STB810 核心處理器（PNX8550）上執(zhí)行的代碼。該代碼包含了Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)中所有的PNX8550可執(zhí)行文件。即整個(gè)系統(tǒng)的交叉環(huán)境是建立在宿主機(jī)Linux PC機(jī)上的，目標(biāo)板即STB810開(kāi)發(fā)板用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，而STB810所用到的操作系統(tǒng)的內(nèi)核編譯、應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)調(diào)試都是通過(guò)Linux PC機(jī)編譯成可運(yùn)行代碼，然后再利用交叉編譯調(diào)試工具編譯連接生成可執(zhí)行代碼，最后將其下載到STB810開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行。
3.2 設(shè)置環(huán)境變量
環(huán)境變量因用戶不同而定義不同。它可以定義工程的工作環(huán)境，也可以定義調(diào)用所需庫(kù)的路徑。一旦定義了環(huán)境變量，系統(tǒng)腳本就可以通過(guò)這些信息得到所需的程序。在本文中設(shè)置環(huán)境變量的操作為：
在路徑“/…/stb810-SP8”下執(zhí)行：source ./setup.sh。
3.3 重建根文件系統(tǒng)設(shè)備
Linux根文件系統(tǒng)包含一些設(shè)備文件，這些文件保證了內(nèi)核向STB810的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器傳送信息。
通過(guò)執(zhí)行：cd /…/stb810-SP8/build_128M_BASE/rootfs/dev && ./MAKEDEV來(lái)重新創(chuàng)建根文件系統(tǒng)設(shè)備。
3.4 導(dǎo)出根文件系統(tǒng)
文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的重要組成部分。文件系統(tǒng)的概念使得用戶能夠查看存儲(chǔ)在設(shè)備上的文件和路徑而無(wú)須考慮實(shí)際物理設(shè)備的文件系統(tǒng)類(lèi)型。Linux 透明地支持許多不同的文件系統(tǒng)，將各種安裝的文件和文件系統(tǒng)以一個(gè)完整的虛擬文件系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)給用戶。Linux的根文件系統(tǒng)具有非常獨(dú)特的特點(diǎn)，就其基本組成來(lái)說(shuō)，Linux 根文件系統(tǒng)包括支持Linux 系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本內(nèi)容，包含著系統(tǒng)使用的軟件和庫(kù)，以及所有用來(lái)為用戶提供支持架構(gòu)和用戶使用的應(yīng)用軟件。導(dǎo)出根文件系統(tǒng)。STB810內(nèi)核把build_128M_BASE/rootfs這個(gè)目錄都掛載到了Linux PC機(jī)上。build_128M_BASE/rootfs這個(gè)路徑下包含了STB810的一些樣本程序，必須的庫(kù)和其他的一些軟件。
流媒體數(shù)據(jù)接收模塊的實(shí)現(xiàn)實(shí)際完成了客戶端與服務(wù)器之間的通信，本系統(tǒng)采用RTP協(xié)議來(lái)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用RTCP協(xié)議來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，用SDP協(xié)議描述媒體流信息，以便播放器進(jìn)行解碼，用RTSP協(xié)議作為控制流，來(lái)控制視頻點(diǎn)播的播放、暫停、停止等。
用戶通過(guò)EPG獲得感興趣影片的URL，選擇播放該影片，機(jī)頂盒與相應(yīng)的RTSP流媒體服務(wù)器建立連接，發(fā)送點(diǎn)播請(qǐng)求。根據(jù)傳遞給媒體數(shù)據(jù)接收線程的參數(shù)，解析出請(qǐng)求媒體流的URL。通過(guò)函數(shù)parseVoDEPGFile（ppVoDEntry_head）解析視頻點(diǎn)播節(jié)目單Vod.txt獲取.stream_info數(shù)據(jù)，從節(jié)目單中提取出.stream_info數(shù)據(jù)，即關(guān)于視頻文件的參數(shù)，如ip：192.168.101.188，port：8554，streamName：0122等，將這些info數(shù)據(jù)傳遞給結(jié)構(gòu)體ip。
4 總結(jié)
本文深入討論了基于Android的家用網(wǎng)絡(luò)播放終端的技術(shù)理論和核心技術(shù)，然后重點(diǎn)闡述了IPTV視頻點(diǎn)播終端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)：流媒體客戶端與服務(wù)器的交互流程，音視頻的解碼播放和消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制；實(shí)現(xiàn)了一種能提供良好視頻質(zhì)量和友好人機(jī)交互方式的嵌入式視頻播放終端。
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【關(guān)鍵詞】云存儲(chǔ)；流媒體；HDFS
【中圖分類(lèi)號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097（2011）02―0108―04
目前大部分流媒體技術(shù)應(yīng)用主要是基于傳統(tǒng)的B/S模式，普遍存在服務(wù)器性能不足、帶寬不夠、資源重復(fù)建設(shè)、資源存儲(chǔ)空間不夠等問(wèn)題，導(dǎo)致流媒體服務(wù)系統(tǒng)能力降低?；赑2P的流媒體技術(shù)可以用普通節(jié)點(diǎn)的資源為其它節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)以解決帶寬不夠的問(wèn)題，但會(huì)過(guò)多的占用客戶端資源、對(duì)學(xué)習(xí)終端性能提出了更高的要求,同時(shí)也沒(méi)有解決服務(wù)器瓶頸及海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題。云存儲(chǔ)與流媒體技術(shù)結(jié)合，把數(shù)據(jù)量比較大的流媒體資源分割切塊并分布式地存儲(chǔ)在不同的服務(wù)器中，采用負(fù)載均衡技術(shù)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)配，緩解服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)的壓力，有效的解決了流媒體應(yīng)用的諸多不足問(wèn)題。同時(shí)還可以節(jié)省系統(tǒng)成本與管理費(fèi)用、簡(jiǎn)化教育資源的管理、真正實(shí)現(xiàn)教育資源的充分共享。
一 流媒體教育資源現(xiàn)狀
流媒體（Streaming Media）是運(yùn)用智能流技術(shù)，以視音頻流 （Video-Audio Stream）的形式進(jìn)行數(shù)字媒體的傳送，使人們?cè)诤艿偷膸挱h(huán)境下也可以接收到連續(xù)不斷的較高品質(zhì)的視音頻節(jié)目的技術(shù)，它涉及到流媒體數(shù)據(jù)的采集、壓縮、編碼、存儲(chǔ)、傳輸及網(wǎng)絡(luò)通信等多項(xiàng)集成技術(shù)。流媒體的特點(diǎn)在于用戶無(wú)需下載整個(gè)視頻或音頻資源，而是由流媒體服務(wù)器實(shí)時(shí)連續(xù)的向用戶提供流式數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正的邊下載邊播放[1]。教育資源與流媒體技術(shù)的結(jié)合，極大的豐富了教育信息資源，提高了信息資源的利用率。它們的結(jié)合打破了傳統(tǒng)的時(shí)間與空間的限制、在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了資源的共享，使得學(xué)習(xí)者可以根據(jù)需要隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了真正的自主學(xué)習(xí)。同時(shí)教育資源以聲音、動(dòng)畫(huà)等多種方式結(jié)合來(lái)表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，使其具有較強(qiáng)的交互性、給學(xué)習(xí)者多種感官刺激、具有豐富的感染力、有利于教學(xué)信息的傳遞。
目前的教育資源與傳統(tǒng)的流媒體技術(shù)的應(yīng)用主要是以B/S或P2P模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際應(yīng)用中還存在諸多不足[2]：
資源利用率不高、重復(fù)建設(shè)問(wèn)題突出：采用獨(dú)立的資源庫(kù)，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，庫(kù)與庫(kù)之間相互隔離，資源重復(fù)建設(shè)。
資源相對(duì)集中、造成系統(tǒng)瓶頸與網(wǎng)絡(luò)阻塞：傳統(tǒng)的流媒體服務(wù)采用單服務(wù)器、單存儲(chǔ)器來(lái)部署。當(dāng)大量用戶并發(fā)訪問(wèn)時(shí)，流媒體服務(wù)器CPU的性能急劇下降、I/O總線負(fù)載嚴(yán)重、網(wǎng)絡(luò)帶寬不足。此外，當(dāng)流媒體服務(wù)器或存儲(chǔ)器發(fā)生故障時(shí)，流媒體服務(wù)將不能被使用，因此采用這些模式部署的流媒體服務(wù)可靠性與可用性不強(qiáng)。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成本高：通常情況下教育視頻資源所占的存儲(chǔ)容量比較大，需要購(gòu)買(mǎi)大量昂貴的大容量存儲(chǔ)設(shè)備才能滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。
傳統(tǒng)流媒體技術(shù)的諸多不足，難以滿足教師及學(xué)生的需求，某種程度上造成了學(xué)校教育資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，另一方
面也造成了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率低下，阻礙了學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)。
二云存儲(chǔ)與流媒體
1 云存儲(chǔ)
云計(jì)算（Cloud Computing）是分布式處理（Distributed Computing）、并行處理（Parallel Computing）和網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)[3]。它是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶[4]。云存儲(chǔ)是在云計(jì)算概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的概念：它是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)。
2 云存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)流媒體教育資源的影響
教育資源與云存儲(chǔ)相結(jié)合，突破了傳統(tǒng)的資源存儲(chǔ)集中化管理模式，它將教育資源存儲(chǔ)在云端的各個(gè)分布的數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)上，解決了傳統(tǒng)模式中存儲(chǔ)容量不足、服務(wù)器性能瓶頸等一系列的問(wèn)題。云存儲(chǔ)與流媒體技術(shù)相結(jié)合，可以有效解決傳統(tǒng)流媒體教育服務(wù)的不足。
（1）解決了服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)瓶頸。客戶端從流媒體服務(wù)器中獲取資源的位置后，客戶端就直接與云端的各個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，避免了服務(wù)器性能瓶頸及網(wǎng)絡(luò)阻塞。
（2） 提高了可靠性與可用性。傳統(tǒng)的流媒體服務(wù)平臺(tái)采用單服務(wù)器、單存儲(chǔ)器模式來(lái)部署，一旦服務(wù)器或存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)生故障，則服務(wù)將不能再被使用。而基于云存儲(chǔ)的流媒體將教育資源分散地分布在云端的各個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，而且每個(gè)數(shù)據(jù)都有備份，即使云中的某臺(tái)服務(wù)器被迫中斷，也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常使用。
（3） 存儲(chǔ)成本低，擴(kuò)展性好。傳統(tǒng)的流媒體使用專(zhuān)業(yè)的存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)資源，昂貴的設(shè)備致使成本大幅度提高；而基于云計(jì)算的流媒體服務(wù)將資源存儲(chǔ)在不同的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，從而節(jié)省了成本；同時(shí)云中的節(jié)點(diǎn)可以在不影響數(shù)據(jù)完整性的情況下動(dòng)態(tài)的添加或刪除，提高了服務(wù)平臺(tái)的可擴(kuò)展性。
（4）易于管理，提高服務(wù)性能?；谠拼鎯?chǔ)的流媒體服務(wù)平臺(tái)是將教學(xué)視頻資源存儲(chǔ)在云中，有利于對(duì)資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理，提高資源的使用率。云中的數(shù)據(jù)是分布式存儲(chǔ)的，它能夠很好的分擔(dān)存儲(chǔ)的壓力，從而提高系統(tǒng)的性能。
3 HDFS
Hadoop[5]框架是Apache基金會(huì)開(kāi)發(fā)的開(kāi)源項(xiàng)目。Hadoop實(shí)現(xiàn)了HDFS文件系統(tǒng)，提供了簡(jiǎn)單易用的編程接口，使Hadoop成為易于處理和保存大量數(shù)據(jù)的分布式云計(jì)算平臺(tái)，具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低、效率高、安全性好等特點(diǎn)。
HDFS（Hadoop Distributed File System）是Hadoop的分布式文件系統(tǒng)，具有高容錯(cuò)性，可以部署在低價(jià)的硬件設(shè)備之上。HDFS文件系統(tǒng)是一種典型的中從式文件分布系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)效仿Google的GFS文件系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。HDFS很適合那些有大數(shù)據(jù)集的應(yīng)用，并且提供了對(duì)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的高吞吐率。
HDFS由一個(gè)名叫Namenodede 主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)名叫Datanode的子節(jié)點(diǎn)組成。
Namenode：是文件系統(tǒng)的主節(jié)點(diǎn)。它把文件分成幾塊，并通過(guò)集群的復(fù)制分配給容錯(cuò)。namenode持有所有關(guān)于儲(chǔ)存文件的元數(shù)據(jù)信息，并可以起到一個(gè)接口的作用，使群體的數(shù)據(jù)塊被視為普通文件。
Datanodes：是HDFS的從節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)用于物理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)客戶端的讀寫(xiě)請(qǐng)求提供服務(wù)，按照Namenode的指示執(zhí)行數(shù)據(jù)復(fù)制任務(wù)，同時(shí)也作為datanode提供數(shù)據(jù)共享。
從上面的圖中可以看出，Namenode，Datanode，Client之間的通信都是建立在TCP/IP的基礎(chǔ)之上的。當(dāng)Client要執(zhí)行一個(gè)寫(xiě)入的操作的時(shí)候，命令不是馬上就發(fā)送到Namenode，Client首先在本機(jī)上臨時(shí)文件夾中緩存這些數(shù)據(jù)，當(dāng)臨時(shí)文件夾中的數(shù)據(jù)塊達(dá)到了設(shè)定的Block的值（默認(rèn)是64M）時(shí)，Client便會(huì)通知Namenode，Namenode便響應(yīng)Client的RPC請(qǐng)求，將文件名插入文件系統(tǒng)層次中并且在Datanode中找到一塊存放該數(shù)據(jù)的block，同時(shí)將該Datanode及對(duì)應(yīng) 的數(shù)據(jù)塊信息告訴Client，Client便這些本地臨時(shí)文件夾中的數(shù)據(jù)塊寫(xiě)入指定的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。
HDFS采取了副本策略，其目的是為了提高系統(tǒng)的可靠性，可用性。HDFS的副本放置策略是三個(gè)副本，一個(gè)放在本節(jié)點(diǎn)上，一個(gè)放在同一機(jī)架中的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，還有一個(gè)副本放在另一個(gè)不同的機(jī)架中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)上[6]。
三 云存儲(chǔ)的流媒體教育服務(wù)模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
針對(duì)傳統(tǒng)流媒體在教育應(yīng)用中的不足，設(shè)計(jì)了基于云存儲(chǔ)的流媒體教育服務(wù)模型。該模型將各種教育視頻、音頻、動(dòng)畫(huà)等資源分布存儲(chǔ)在云中的各個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)用戶訪問(wèn)資源時(shí)，流媒體服務(wù)器會(huì)響應(yīng)用戶的請(qǐng)求，并從資源列表中把資源的所在節(jié)點(diǎn)的地址及數(shù)據(jù)塊的地址返回給用戶，用戶得到數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的地址和數(shù)據(jù)塊的地址后，將與各數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，從而獲得所需要的視頻、音頻資源。
1 云存儲(chǔ)流媒體教育服務(wù)理論模型
基于云存儲(chǔ)的流媒體教育服務(wù)模型分為三部分，從上到下依次為用戶訪問(wèn)層、數(shù)據(jù)處理層和云端存儲(chǔ)層。
用戶訪問(wèn)層：它以portal、Web Services、終端播放器、節(jié)目系統(tǒng)及VOD等多種形式呈現(xiàn)，主要是提供服務(wù)，與用戶進(jìn)行交互，使用戶只需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以獲取所要的資源。
數(shù)據(jù)處理層：它由流媒體服務(wù)平臺(tái)和提供各種數(shù)據(jù)處理的模塊組成。流媒體服務(wù)平臺(tái)主要是提供流媒體服務(wù)，負(fù)責(zé)接受客戶端HTTP請(qǐng)求，從資源列表中獲取它所要訪問(wèn)的資源在云端存儲(chǔ)層的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)及數(shù)據(jù)塊的位置,并返回給客戶端。流媒體服務(wù)平臺(tái)可以用Real Networks的Real System、Windows Media Technology、Quick Time、FLV等軟件來(lái)構(gòu)建。數(shù)據(jù)處理模塊用以完成數(shù)據(jù)的處理，它負(fù)責(zé)用戶管理、資源管理、目錄管理、資源采集、轉(zhuǎn)碼、系統(tǒng)性能監(jiān)控等服務(wù)的管理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)與云端存儲(chǔ)層的名稱結(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互并管理教育資源的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊負(fù)責(zé)將用戶的請(qǐng)求重定向到云端存儲(chǔ)層中的數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)上。
云端存儲(chǔ)層：云端存儲(chǔ)層對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不是指某一個(gè)具體的設(shè)備，而是指由若干個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器所構(gòu)成的集合體。云端存儲(chǔ)層的應(yīng)用軟件與存儲(chǔ)設(shè)備之間利用集群服務(wù)、HDFS和虛擬化等技術(shù)，通過(guò)光纖或局域網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)云端存儲(chǔ)層中多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備之間的協(xié)同工作，并對(duì)外提供存儲(chǔ)服務(wù)。它由存儲(chǔ)教育資源的多臺(tái)服務(wù)器及其存儲(chǔ)設(shè)備（NAS、SAN、DAS）、應(yīng)用軟件等多個(gè)部分組成，并在每臺(tái)服務(wù)器中安裝Hadoop軟件來(lái)搭建云計(jì)算環(huán)境，利用HDFS分布式文件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的分布式存儲(chǔ)，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)資源的負(fù)載均衡，同時(shí)最大程度的提高服務(wù)器的利用率。
2 基于云存儲(chǔ)的流媒體服務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程
對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)使用基于云存儲(chǔ)的流媒體服務(wù)主要側(cè)重于上傳、下載資源與在線訪問(wèn)等操作。鑒于流媒體資源大容量，高帶寬要求等特點(diǎn)，基于云存儲(chǔ)的流媒體服務(wù)模型需要用特殊的技術(shù)來(lái)處理，以提高系統(tǒng)的可用性。
資源存儲(chǔ)處理過(guò)程：首先用戶需要登錄流媒體資源服務(wù)平臺(tái)，經(jīng)過(guò)服務(wù)器端的身份認(rèn)證后，具有上傳資源權(quán)限的用戶，選擇所要上傳的資源并向服務(wù)器端發(fā)送請(qǐng)求。對(duì)于流媒體這樣容量比較大的資源，Client向主服務(wù)器的NameNode節(jié)點(diǎn)發(fā)起文件寫(xiě)入的請(qǐng)求。NameNode根據(jù)文件大小和文件塊配置情況，返回給它所管理DataNode的信息。主服務(wù)器將根據(jù)文件的大小進(jìn)行切塊計(jì)算（本文測(cè)試中按照10MB/計(jì)算，不到10MB的也作為一塊）。接著主服務(wù)器將動(dòng)態(tài)判斷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，將文件均衡分配到各個(gè)節(jié)點(diǎn)。最后將文件信息、文件塊信息（所屬文件ID、塊順序、快名、塊大小、對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的IP等）插入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。然后服務(wù)器將文件塊信息以XML格式發(fā)送給客戶端，客戶端為每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)文件隊(duì)列，將文件塊并行上傳到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)每接收一個(gè)文件塊后，向服務(wù)器發(fā)送一條確認(rèn)信息，服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)將文件快狀態(tài)改為上傳成功，當(dāng)整個(gè)文件快都上傳成功，服務(wù)器將數(shù)據(jù)庫(kù)中將該文件狀態(tài)改為上傳成功。
在資源上傳過(guò)程中，當(dāng)某一個(gè)數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)空間已使用完時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)申請(qǐng)下一個(gè)數(shù)據(jù)塊，直到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完畢。同時(shí)，NameNode會(huì)為所存儲(chǔ)的資源完全建立一個(gè)副本（副本的數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)及數(shù)據(jù)塊會(huì)記錄在數(shù)據(jù)處理層的資源列表中），這樣當(dāng)主存儲(chǔ)文件發(fā)生故障時(shí)，保障系統(tǒng)的高可用性。而且在整個(gè)過(guò)程中數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)會(huì)周期性地發(fā)送一個(gè)心跳信息到名字結(jié)點(diǎn)，DataNode收到后，并給予響應(yīng)。當(dāng)NameNode得到了DataNode及時(shí)的響應(yīng)，便能確保數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)是可用的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)或是故障時(shí)，會(huì)使DataNode與NameNode失去聯(lián)系，NameNode沒(méi)有定時(shí)收到心跳信息，就標(biāo)記這些數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)不可用。此時(shí)，它會(huì)開(kāi)始對(duì)故障的視、音頻資源重新復(fù)制。NameNode檢查所有需要復(fù)制的數(shù)據(jù)塊，并開(kāi)始把它們復(fù)制到其它可用的DataNode中去。同時(shí)它會(huì)通知數(shù)據(jù)處理層資源存儲(chǔ)的地址已更改，讓其更新資源列表中信息存放的地址。這樣動(dòng)態(tài)更新資源列表中的地址來(lái)確保服務(wù)正常的運(yùn)行。
下載流媒體資源則是上傳的一個(gè)逆過(guò)程：當(dāng)用戶登錄流媒體服務(wù)系統(tǒng)，針對(duì)某一個(gè)視/音頻資源向服務(wù)器發(fā)送下載/請(qǐng)求，服務(wù)器收到下載請(qǐng)求后，從數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索到該資源存儲(chǔ)的DataNode及數(shù)據(jù)塊的地址，并將文件塊的信息以XML格式發(fā)送給客戶端。客戶端得到了DataNode與數(shù)據(jù)塊地址的響應(yīng)后，為每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)線程，將文件塊并行下載到本地計(jì)算機(jī)臨時(shí)文件夾中，客戶端下載完所有的文件塊后，將其整合為一個(gè)完整的文件，并刪除臨時(shí)文件夾中的數(shù)據(jù)塊。
四 性能測(cè)試
為了測(cè)試基于云存儲(chǔ)流媒體服務(wù)的性能，我們用10臺(tái)普通電腦組成云存儲(chǔ)服務(wù)器，其中1臺(tái)設(shè)置為名稱節(jié)點(diǎn)，9臺(tái)設(shè)置為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。名稱節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的配置為雙核CPU，2GB內(nèi)存，320G硬盤(pán)，一塊100M全雙工網(wǎng)卡，并以一臺(tái)交換機(jī)相連。兩臺(tái)交換機(jī)之間使用1 Gbps的鏈路相連。每臺(tái)電腦上安裝Red Hat 9.0 Linux操作系統(tǒng)，Tomcat5.5，MySQL5.0，JDK1.6.0等開(kāi)發(fā)軟件，并選用Hadoop-0.20.3版本來(lái)搭建云環(huán)境（關(guān)于Hadoop的安裝過(guò)程詳見(jiàn)Hadoop官方網(wǎng)站）。
依照測(cè)試結(jié)果，我們分別對(duì)傳統(tǒng)流媒體服務(wù)器與基于云存儲(chǔ)的流媒體服務(wù)器從使用管理、數(shù)據(jù)安全性、存儲(chǔ)性能等多個(gè)方面進(jìn)行了比較。
由上圖所示的數(shù)據(jù)讀取速度的結(jié)果我們可以看出，隨著客戶端數(shù)量的逐漸增多，傳統(tǒng)的流媒體服務(wù)器數(shù)據(jù)讀取速度在達(dá)到一個(gè)峰值后逐漸在降低，而基于云存儲(chǔ)的流媒體服務(wù)隨著客戶端數(shù)量的逐漸增多，讀取速度并沒(méi)有因?yàn)樨?fù)載過(guò)大而減小。但是當(dāng)客戶端達(dá)到一定數(shù)量的時(shí)候，數(shù)據(jù)讀取增長(zhǎng)的速率有一定的減緩，這是由于隨著讀取者的增多，多個(gè)讀取者同時(shí)從一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)的可能性會(huì)增加，因而讀取性能會(huì)有所下降。
五結(jié)束語(yǔ)
隨著云計(jì)算的發(fā)展，云存儲(chǔ)與流媒體技術(shù)的結(jié)合為校園資源的建設(shè)注入新的活力，它能在更大范圍內(nèi)為學(xué)校節(jié)省資金、提高教學(xué)效率?；谠拼鎯?chǔ)的流媒體必然會(huì)在教育中得到廣泛的應(yīng)用。
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Research on Educational Streaming Media Service Based on Cloud Storage
GAO Hong-qingGUO Wen-luZHAI Yan-jie
(Department of Computer&Information Technology, Henan Normal University, Xinxiang,Henan 453007,China)
Abstract: In this paper, how cloud storage is combined with streaming media technologies to provide educational services is studied. The educational services model of streaming media based on cloud storage is designed and achieved to address the deficiencies of traditional streaming media technology. The full sharing of educational resources is realized and the learning efficiency of learners is improved.
Keywords: cloud storage; streaming media; HDFS
論文關(guān)鍵詞:DV 新媒體 大眾信息傳播 社會(huì)價(jià)值觀
電視傳播學(xué)從上世紀(jì)中葉到上世紀(jì)末相繼走過(guò)了“魔彈論”、“有限效果論”和“受眾上帝論”。本世紀(jì)初,以諸多新媒體與大眾結(jié)緣為標(biāo)志,傳統(tǒng)集約型媒體將終端用戶作為傳播概念上的“受眾”時(shí)代已告結(jié)束。伴隨而來(lái)的是,越來(lái)越多的“受眾”在占有一定新媒體資源后,儼然也可以成為信息傳播的“信源”。這種大眾信息傳播從新的角度看,更富廣域性、交互性、綜合性和社會(huì)價(jià)值性。因此,我們將它看作媒體傳播的信源論時(shí)代。
DV是網(wǎng)絡(luò)、多媒體、手機(jī)、移動(dòng)電視等一系列新媒體家族中的一員。從功能特性上說(shuō),DV與諸多新媒體一樣,明顯地具有個(gè)體性、廣泛性和交互性,因而,它也就擁有了信息傳播的信源性。
一、DV的社會(huì)化普及
DV原本只是數(shù)碼視頻攝像機(jī)(DigitalVideo)的英文縮寫(xiě),是數(shù)字新技術(shù)的代名詞。在它與大眾媒體融合的過(guò)程中,因機(jī)身輕巧、操作簡(jiǎn)潔、攜帶方便、性價(jià)優(yōu)廉而倍受人們的青睞,逐漸由專(zhuān)業(yè)設(shè)備變?yōu)榧矣卯a(chǎn)品,進(jìn)而在社會(huì)發(fā)展中形成一種特殊的潮流需求。
DV的普及與DV作品的問(wèn)世,始于上世紀(jì)八十年代后期。起初,DV作者只是把“活動(dòng)影像”用于家庭生活或小眾傳播,出現(xiàn)了信源廣大、信道狹窄和信宿缺失的現(xiàn)象。此外,其絕大多數(shù)作品是對(duì)生活原態(tài)接近真實(shí)的記錄,所以,DV從被引進(jìn)到使用都與大眾生活的土壤密不可分。隨著DV普及率的提高,部分DV作者基于對(duì)文化的訴求、新聞的熱愛(ài)以及藝術(shù)的興趣,試探性地將創(chuàng)作視角延伸至一些社會(huì)問(wèn)題中,以拓展DV的傳播范圍和發(fā)展走向。
DV的盛行與作品的草根性,使它的源發(fā)根基從一開(kāi)始就未建立在某種理論或某種概念之上,導(dǎo)致DV的發(fā)展基本上是漫流的,取向目標(biāo)是多元化的。
上世紀(jì)九十年代后期,主流媒體的介入使DV的社會(huì)化普及受到了廣泛關(guān)注。電視媒體開(kāi)始大膽試播DV作品、增設(shè)DV專(zhuān)欄、引入競(jìng)賽機(jī)制,為DV的傳播開(kāi)辟了一個(gè)主流傳播渠道。誠(chéng)然,電視媒體的這種做法并非全部認(rèn)可DV的低質(zhì)量信號(hào)和低制作水平,其最大的契機(jī)莫過(guò)于人們對(duì)社會(huì)生活的貼近以及DV持有人總體信源的廣度。
二、DV及其作品的特性
上文中提到DV創(chuàng)作沒(méi)有理論和形式規(guī)則在先,但任何一種傳播媒體都有其自身的規(guī)律與特點(diǎn),DV也不例外。
(一)數(shù)字性
DV最為大眾認(rèn)可的是它所記錄的數(shù)字特性。DV的數(shù)字化,徹底消除了原作與復(fù)制品的界限,方便了DV文本的修改與補(bǔ)充。DV與寬帶網(wǎng)的數(shù)字結(jié)合,使它可以擺脫傳統(tǒng)媒體的推廣渠道,另辟蹊徑以構(gòu)筑自我話語(yǔ)壁壘。
(二)大眾性
作為一種新興的數(shù)字影像形式,DV沒(méi)有媒體單位的歸屬,其輕便靈活的性能使之可以進(jìn)入專(zhuān)業(yè)媒體所無(wú)法顧及的角落,極具親和力地深入百姓生活當(dāng)中,多角度地捕捉最真實(shí)的畫(huà)面。
(三)社會(huì)性
DV愛(ài)好者來(lái)自社會(huì)各個(gè)階層,分屬于各個(gè)行業(yè)。他們用DV記錄著周遭的環(huán)境和事態(tài),用畫(huà)面語(yǔ)言傳達(dá)著所視所悟,又因社會(huì)身份的不同,在DV創(chuàng)作中或多或少地體現(xiàn)出職業(yè)特征。
(四)個(gè)體性
DV設(shè)備私人化的特點(diǎn),決定了DV創(chuàng)作可以不拘一格、以個(gè)人意志為轉(zhuǎn)變,這一點(diǎn)完全有別于電視媒體從業(yè)者的集體創(chuàng)作。
(五)隨意性
多數(shù)DV作品事先都沒(méi)有創(chuàng)作任務(wù)和程序規(guī)劃,一切內(nèi)容皆是隨機(jī)的或僅憑興致獲得的,這使DV作者成了攝制者與導(dǎo)演者的綜合體。
(六)無(wú)文化界域性
DV活動(dòng)對(duì)DV人不做任何條件的限制,但凡有創(chuàng)作欲望的群眾都可以手持DV進(jìn)行創(chuàng)作。
(七)無(wú)傳播取向性
DV作品在整個(gè)創(chuàng)作流程中并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設(shè)定傳播范圍和目的,許多影像絕對(duì)為個(gè)人所有,表現(xiàn)的也僅僅是某一時(shí)間某人的心路歷程。
(八)模糊的功利性
DV使用者以普通民眾居多,他們從事DV創(chuàng)作的活動(dòng)既無(wú)社會(huì)價(jià)值訴求,也不含質(zhì)效觀念。
三、DV的大眾傳播理念
DV傳播大致可劃分為兩條較清晰的脈絡(luò):在專(zhuān)業(yè)與非專(zhuān)業(yè)界線繼續(xù)模糊的條件下,DV傳播可以是個(gè)人化的人際傳播,它更傾向于個(gè)人表現(xiàn),更強(qiáng)調(diào)自我體驗(yàn),更關(guān)注個(gè)人視覺(jué)中的獨(dú)特發(fā)現(xiàn);在得到主流媒體肯定的條件下,DV傳播可以是社會(huì)化的大眾傳播,它不拘泥于形式,重在紀(jì)實(shí)以表現(xiàn)出對(duì)身邊熟悉題材的普遍關(guān)注,形成節(jié)目并借助于媒體平臺(tái)進(jìn)行大眾傳播以尋求廣泛的社會(huì)認(rèn)同。
依傳播學(xué)的邏輯來(lái)說(shuō),DV不是目標(biāo),個(gè)性化的DV作品才是真正目標(biāo)。個(gè)性化讓DV變得成熟,個(gè)性化DV作品的傳播能夠贏得大眾的廣泛關(guān)注,甚至產(chǎn)生一定程度的傳播意義,在傳播過(guò)程中造就巨大的社會(huì)價(jià)值。
另外,得到主流媒體肯定的DV想獲得發(fā)展,就必須遵循進(jìn)人主流媒體傳播的若干規(guī)則。
(一)選題的價(jià)值判斷
選題是一部作品的立命之本,它關(guān)系到形式、內(nèi)容、材料、方法的綜合運(yùn)用。DV作品要在多大范圍傳播,取決于選題服務(wù)大眾、取悅大眾之能力所及。其次,依托主流媒體進(jìn)行傳播,DV作品中所要表現(xiàn)的“平民視點(diǎn)”應(yīng)盡量做到“不另類(lèi)”、“不邊緣”,最大程度地接近社會(huì)主流生活,最大維度地呈現(xiàn)時(shí)展進(jìn)程,最大范圍地反映廣大群體的精神面貌。只有這樣,才能保證DV傳播的取向是社會(huì)大眾,才能凸顯媒體傳播的宣教功能。
(二)主題與內(nèi)容的把握
主題的鮮明性和內(nèi)容的向心力是一部作品的支撐,主題統(tǒng)帥著內(nèi)容,內(nèi)容服務(wù)于主題。同時(shí),二者需要借讀電視理論,擔(dān)負(fù)受眾的責(zé)任,這也是形成社會(huì)傳播鏈條的一個(gè)不可缺失的環(huán)節(jié)。因此,DV作品的創(chuàng)作要盡量符合大眾視覺(jué)的審美要求,具備較高的敘事語(yǔ)言能力,熟知大眾傳播的普遍規(guī)律,把握好作品創(chuàng)作的節(jié)奏與風(fēng)格。
(三)攝制技術(shù)的跟進(jìn)
虛焦、晃動(dòng)、偏色等一系列因拍攝技術(shù)所引起的視覺(jué)不適,以及因丟幀、跳軸、畫(huà)面截取不當(dāng)所造成的視聽(tīng)障礙,在給自己觀看的DV作品中也許可以原諒,但將個(gè)人作品放置在主流媒體傳播的范疇里,諸多的技術(shù)失誤和拙劣的制作手法就不為大眾媒體所取,更無(wú)法吸引廣大受眾進(jìn)行欣賞。毋庸置疑,技術(shù)是一部作品成敗的保障,技術(shù)含量的高低決定著作品的社會(huì)傳播質(zhì)效。DV作品早期根植于民間,其社會(huì)傳播較少受制于專(zhuān)業(yè)媒體的要求,當(dāng)它被定位在專(zhuān)業(yè)級(jí)別時(shí),就必須主動(dòng)契合主流媒體的制播特性,對(duì)原有技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行革新與提高。
以上三點(diǎn)都與電視要求相聯(lián)系,從某種意義上說(shuō),DV發(fā)展的先鋒面即電視。因?yàn)?電視可以為DV傳播提供最權(quán)威的渠道,為DV傳播制定最有效的方案,為DV傳播吸引最廣大的受眾;而且,電視能夠承擔(dān)重任,為DV作品確立文化品味,為DV作品培養(yǎng)思辨能力,為DV作品構(gòu)建審美意識(shí)。除此之外,在大眾傳播理念的支持下,
電視可以和DV形成一種穩(wěn)定的數(shù)字支源關(guān)系,將DV傳播從單一的人際傳播推向廣域的大眾傳播。
相對(duì)于傳統(tǒng)媒體,新媒體的強(qiáng)勢(shì)出擊則為DV傳播注人了新的力量。網(wǎng)絡(luò)是面向大眾的開(kāi)放式信息平臺(tái),它對(duì)信息的海量需求使其包容一切信息資源,DV作品當(dāng)然也是它涉獵的對(duì)象,甚至有人在網(wǎng)絡(luò)上自建站點(diǎn),打造個(gè)人的“影像家園”。這種被稱為“沒(méi)有執(zhí)照的電視臺(tái)”為DV愛(ài)好者和他們的作品提供了自由表達(dá)與交流的空間。手機(jī)作為通訊工具,也是以新媒體的身份參與大眾傳播的。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,不論是手機(jī)生產(chǎn)量、還是手機(jī)用戶擁有量都呈井噴式增長(zhǎng),必然帶動(dòng)了社會(huì)信息的交互發(fā)展,產(chǎn)生了與之對(duì)應(yīng)的信息傳遞量,從而為DV大眾傳播贏得了無(wú)限廣闊的交流空間。
但是,隨著DV傳播渠道的增多,一些良莠不齊的影像信息也伺機(jī)闖人大眾視線。如果不加重視,任由負(fù)面信息在大眾傳播中滋生,那后果是不堪設(shè)象的。社會(huì)需要文明的信息,大眾需要健康的信息,這表明,DV作者必須要有高度的社會(huì)責(zé)任感和使命感,DV的獨(dú)立自由絕不能以破壞社會(huì)大環(huán)境為前提。
四、關(guān)于DV發(fā)展的謬論
DV社會(huì)化傳播所帶來(lái)的DV話語(yǔ),權(quán)必然地使它成為一種媒體,而這種強(qiáng)力表達(dá)的存在直接作用于社會(huì),左右著DV愛(ài)好者的認(rèn)知,如不立即加以糾正,必然會(huì)影響DV的社會(huì)化發(fā)展。
(一)民間不等同于非專(zhuān)業(yè)
有輿論認(rèn)為“DV是一種民間影像,DV是一種非專(zhuān)業(yè)的影像制作群”,這僅僅看到了DV的廣度,卻沒(méi)有看到它的深度。的確,DV作者中包含了大量業(yè)余和非專(zhuān)業(yè)人士,但不能認(rèn)為民間就是不專(zhuān)業(yè)。事實(shí)上,多數(shù)已知的優(yōu)秀民間作品背后都有著專(zhuān)業(yè)人士的參與和支持,民間本身就囊括了大量的專(zhuān)業(yè)人士,他們無(wú)可爭(zhēng)議地成為DV制作的中堅(jiān)力量。承認(rèn)民間擁有大量的DV愛(ài)好者和參與者,這是一種正確的態(tài)度,但決不能說(shuō)民間沒(méi)有實(shí)力。
(二)DV不能被吹噓成時(shí)尚
DV不是作秀的工具,也不是某些別有用意、沽名釣譽(yù)的人手中的時(shí)尚標(biāo)志。DV作為一種新生事物,我們需要承認(rèn)它是一種工具、是一種手段,是DV愛(ài)好者手中有力的武器,是向大眾展示個(gè)人藝術(shù)追求的窗口。
(三)DV不是“潘多拉魔盒”
DV的確在某種意義上為懷有電影夢(mèng)的人們帶來(lái)了福音,他們中的一部分人也的確是用DV這塊敲門(mén)磚打開(kāi)了通向影像藝術(shù)的大門(mén),但并不代表?yè)碛辛薉V就擁有了一切DV創(chuàng)作的特質(zhì),就可以制作出具有水準(zhǔn)的影像作品。所有熱衷DV創(chuàng)作的人都必須經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí),才能掌握這種畫(huà)面語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則,并將其貫穿到DV創(chuàng)作中。更重要的是,DV創(chuàng)作必須向高雅藝術(shù)靠攏,提倡精神文明建設(shè),為DV發(fā)展?fàn)I造良性的社會(huì)環(huán)境。
微視頻教學(xué)資源的研發(fā)與應(yīng)用研究
一以《教育技術(shù)研究方法》為例
學(xué)科專(zhuān)業(yè):教育技術(shù)學(xué)
研究方向:網(wǎng)絡(luò)教育資源開(kāi)發(fā)
一、研究背景及意義
21世紀(jì)，人類(lèi)社會(huì)己由工業(yè)時(shí)代步入信息化時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅猛普及，深刻地影響著人類(lèi)傳統(tǒng)的思維方式、學(xué)習(xí)方式。技術(shù)對(duì)教育的革新作用顯著，越來(lái)越多的現(xiàn)代化教學(xué)手段被納入到傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以及學(xué)生的自主學(xué)習(xí)中，探討如何利用各種先進(jìn)的多媒體手段來(lái)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，已在教育教學(xué)領(lǐng)域轟轟烈烈地展開(kāi)。為深化多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的效果，一方面要求我們應(yīng)熟練掌握先進(jìn)的多媒體技術(shù)及其教育教學(xué)應(yīng)用方式，另一方面充分了解學(xué)生在運(yùn)用多媒體進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，認(rèn)知能力、認(rèn)知風(fēng)格、學(xué)習(xí)方式等方面發(fā)生的變化，運(yùn)用知識(shí)的交互發(fā)生機(jī)制來(lái)適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，使學(xué)生能輕松掌握所學(xué)知識(shí)，最大限度地降低其認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)效果。
微視頻教學(xué)資源的研究依托于華中師范大學(xué)“教育技術(shù)學(xué)研究方法”實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)項(xiàng)目，也是適應(yīng)目前教學(xué)資源微型化、個(gè)性化、交互性的發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合視頻學(xué)習(xí)特點(diǎn)，筆者通過(guò)Adobe captivate4屏幕錄像軟件，以SPSS中數(shù)據(jù)初步分析和數(shù)據(jù)高級(jí)統(tǒng)計(jì)為例，開(kāi)發(fā)SPSS微視頻教學(xué)資源并上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，供學(xué)習(xí)者隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，便于其自主建構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)知識(shí)，并靈活運(yùn)用到相關(guān)課題的數(shù)據(jù)分析中。文章以華中師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)2010級(jí)50名本科生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，基于微視頻教學(xué)資源的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)者而言，能促進(jìn)他們知識(shí)技能的提升，有助于拓寬其知識(shí)視角，深化知識(shí)建構(gòu)的層次。
具體來(lái)講，該研究的價(jià)值主要在于:
(1)明確微視頻教學(xué)資源在教學(xué)中的應(yīng)用效果，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)
基于多媒體的微視頻教學(xué)資源使復(fù)雜的知識(shí)變得更形象、直觀，能更好地激起學(xué)生的學(xué)生興趣，利于學(xué)生進(jìn)行自主探索。首先，單一的文字教材呈現(xiàn)方式易使學(xué)習(xí)者感覺(jué)枯燥，產(chǎn)生疲勞，繼而影響其對(duì)知識(shí)的理解?；诙嗝襟w的微視頻教學(xué)資源，將畫(huà)面與教師的講解配音融為一體，學(xué)習(xí)者可以邊學(xué)習(xí)邊操作，便于他們進(jìn)行持續(xù)的探索。其次，微視頻獨(dú)特的播放方式，可以供學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況合理安排學(xué)習(xí)時(shí)間，對(duì)于難度較大的學(xué)習(xí)內(nèi)容可以反復(fù)演示觀看，達(dá)到化難為易的目的。尤其是對(duì)于操作性知識(shí)而言，微視頻教學(xué)資源的效果顯著。
(2)探討微視頻教學(xué)資源應(yīng)用于教學(xué)的方式，方便教師的利用 將微視頻教學(xué)資源融入傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，可以充分發(fā)揮微視頻的多媒體技術(shù)優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)一，教師可對(duì)學(xué)生的課外自主學(xué)習(xí)進(jìn)行引導(dǎo)，解決學(xué)生在利用微視頻教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。兩者結(jié)合，既發(fā)揮了微視頻輔助教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，也提高了教師的課堂教學(xué)質(zhì)量。本研究以華中師范大學(xué)信息技術(shù)系教育技術(shù)學(xué)本科生為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況前后測(cè)進(jìn)行對(duì)比分析，比較傳統(tǒng)模式與借助多媒體視頻片段進(jìn)行輔助教學(xué)的模式的教學(xué)效果，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中的不足。至于教師應(yīng)該在課前或者課后將微視頻教學(xué)資源呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，文章在后文的結(jié)論中也給予明確的解答。
二、相關(guān)概念界定及理論基礎(chǔ)
2. 1微視頻相關(guān)概念
一般認(rèn)為，視頻是相對(duì)于文字、圖片等單媒體而言，集圖像、聲音、文本于一身的綜合性媒體，具有表現(xiàn)力強(qiáng)、蘊(yùn)含信息量豐富、形象生動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的普及、計(jì)算技術(shù)的逐漸成熟，移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代已全面到來(lái)，它全方位的改變了人們的生活方式。而對(duì)于視頻而言，更是在逐步進(jìn)入更加便捷，更加人性化的微視頻時(shí)代。[}l微視頻的出現(xiàn)及其“普眾化[z]”的趨勢(shì)，意味著我們真正進(jìn)入了“超視像”的新媒體時(shí)代。
對(duì)于微視頻的概念，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻行業(yè)乃至學(xué)術(shù)界并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義，甚至其名稱也是五花八門(mén)，比如從開(kāi)始的短片、短電影，到后來(lái)的數(shù)字短片以及現(xiàn)在的微視頻、短視頻、微電影、短電影等。[3]其中，數(shù)字短片是隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，電影電視藝術(shù)的發(fā)展，借助網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、移動(dòng)電視等多種播放媒介盛行起來(lái)的，在短時(shí)間內(nèi)播放結(jié)束的數(shù)字影視內(nèi)容。[4]根據(jù)其定義及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)釋義，微視頻與數(shù)字短片、微電影、短電影等，并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是稱謂的差異。
學(xué)界對(duì)微視頻的定義，大多采用優(yōu)酷網(wǎng)總裁古永鏘的表述:“微視頻是指?jìng)€(gè)體通過(guò)PC、手機(jī)、攝像頭、DV, MP4等多種視頻終端攝錄、上傳至互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)而播放共享的30秒至20分鐘左右的，內(nèi)容廣泛的，視頻形態(tài)多樣，涵蓋小電影、記錄短片、DV短片、視頻剪輯、廣告片段等的視頻短片的統(tǒng)稱。”[5]短精快、用戶參與、操作便捷是微視頻的最大特點(diǎn)。[6]
本文主要探討微視頻在教育教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合前述學(xué)者對(duì)微視頻的相關(guān)研究，筆者界定的微視頻教學(xué)資源是多以3-5分鐘的長(zhǎng)度呈現(xiàn)，依據(jù)教學(xué)規(guī)律制作的供學(xué)習(xí)者自控學(xué)習(xí)步調(diào)，自主的去實(shí)踐，探索，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的視頻片段，它是一種可以讓學(xué)者通過(guò)手機(jī)，電腦，MP4等視頻終端隨時(shí)隨地反復(fù)播放的視頻資源。
2. 2微學(xué)習(xí)理論
移動(dòng)設(shè)備的普及與通信技術(shù)的飛速發(fā)展促使了一種新型學(xué)習(xí)方式—微型學(xué)習(xí)的到來(lái)。[']2004年微型學(xué)習(xí)的概念第一次提出，隨著媒介生態(tài)環(huán)境和社會(huì)文化情境的改變以及相關(guān)的理論和實(shí)踐研究的廣泛深入，微型學(xué)習(xí)已然成為教一育技術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)。[g]
國(guó)內(nèi)學(xué)者大多采用微型學(xué)習(xí)來(lái)代指微學(xué)習(xí)，兩者都來(lái)自Micro-Learning這一概念。微型學(xué)習(xí)是一種利用移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的雙向互動(dòng)交流學(xué)習(xí)方式，可以使學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的學(xué)習(xí)。奧地利學(xué)習(xí)專(zhuān)家林德納(Lindner )把微型學(xué)習(xí)定義為一種存在于新媒介的生態(tài)系統(tǒng)中，基于微內(nèi)容和微媒體的新型學(xué)習(xí)方式。[9]具體來(lái)講，微學(xué)習(xí)是一種“以多媒體、跨平臺(tái)、小容量的網(wǎng)絡(luò)微內(nèi)容為學(xué)習(xí)單元的個(gè)人學(xué)習(xí)方式”。[10]從實(shí)踐層面來(lái)講，“微學(xué)習(xí)”欲處理的是規(guī)模相對(duì)比較小的學(xué)習(xí)單元及時(shí)間相對(duì)比較短的學(xué)習(xí)活動(dòng);從研究層面來(lái)講，“微學(xué)習(xí)”指的是在多樣化的教育境脈情境下對(duì)學(xué)習(xí)研究采取的一種微觀視角。[川
微媒體承載的微學(xué)習(xí)內(nèi)容，是指以實(shí)用短小的內(nèi)容組塊來(lái)呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，并由此組織起來(lái)的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)，它強(qiáng)調(diào)在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)相對(duì)短小、松散連接和自包含的知識(shí)內(nèi)容或模塊，常以移動(dòng)終端作為終端載體，如便捷式終端(手機(jī)、PDA等手持設(shè)備)。[12]大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為微型學(xué)習(xí)和移動(dòng)學(xué)習(xí)密不可分。移動(dòng)微型學(xué)習(xí)是微型學(xué)習(xí)與移動(dòng)學(xué)習(xí)融合后的結(jié)果，是運(yùn)用移動(dòng)設(shè)備隨時(shí)隨地進(jìn)行的微型化學(xué)習(xí)方式。[13]微型學(xué)習(xí)由于其具有的移動(dòng)性、片段性的特點(diǎn)，能夠幫助學(xué)習(xí)者達(dá)到一種實(shí)用的學(xué)習(xí)目的，從而幫助他們解決日常生活中的問(wèn)題。[14]李娟等從學(xué)習(xí)理論和情境創(chuàng)設(shè)兩方面出發(fā)，對(duì)基于微型移動(dòng)終端的非正式學(xué)習(xí)研究總體構(gòu)架進(jìn)行了分析。[IS]微型學(xué)習(xí)作為非正式學(xué)習(xí)的有效形式，應(yīng)發(fā)揮廣大學(xué)習(xí)者的智慧與熱情共建微型學(xué)習(xí)資源。[ 16]
微型學(xué)習(xí)以其具有的短時(shí)間、小片段、個(gè)性化、多媒介等特征，在未來(lái)的非正式學(xué)習(xí)及混合學(xué)習(xí)等的普及方面，具有廣闊的前景。我們把微視頻引入教學(xué)過(guò)程中來(lái)，利用微視頻時(shí)間短，播放內(nèi)容精確等特點(diǎn)與傳統(tǒng)教學(xué)相互融合，讓學(xué)習(xí)者更加充分的利用數(shù)字媒體資源進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)。文章研究微視頻教學(xué)資源在教學(xué)中的應(yīng)用，將進(jìn)一步豐富微學(xué)習(xí)的相關(guān)理論。
2. 3程序教學(xué)理論
程序教學(xué)理論的代表人物是美國(guó)著名的心理學(xué)家斯金納。1954年，斯金納針對(duì)當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)教學(xué)存在的種種弊端造成的學(xué)習(xí)效率低下問(wèn)題，提出以操作性條件和強(qiáng)化的原則來(lái)重新安排教學(xué)程序，注重學(xué)生的自我強(qiáng)化，使所有學(xué)生都能積極參與其中_民學(xué)習(xí)的每一步驟都得到強(qiáng)化。‘’‘，斯金納認(rèn)為學(xué)習(xí)過(guò)程是作用于學(xué)習(xí)者的刺激和學(xué)習(xí)者對(duì)它做出的反應(yīng)之間的連接的形成過(guò)程。其基本圖式是:刺激~反應(yīng)一強(qiáng)化。一種復(fù)雜的行為，可用逐步接近、積累的辦法，用簡(jiǎn)單的行為連接而成。
具體來(lái)講，程序教學(xué)是一種以行為主義的操作條件反射原理以及積極強(qiáng)化原理為其理論基礎(chǔ)，使用程序教材并以個(gè)人自學(xué)形式進(jìn)行的教學(xué)模式。其具有小步子、積極反應(yīng)、及時(shí)反饋的原則。U91關(guān)于程序教學(xué)內(nèi)容的編制，斯金納分解出許多方法細(xì)則:如編制者必須先熟悉整個(gè)教材內(nèi)容，找出具體的終端行為;據(jù)此，分解出許多中介步驟或細(xì)目;將細(xì)目分布均勻，編寫(xiě)簡(jiǎn)單明晰;細(xì)目與細(xì)目之間密切聯(lián)系;選擇個(gè)體有效的反應(yīng)予以強(qiáng)化;單元大小應(yīng)符合學(xué)生的反應(yīng)限度;己學(xué)過(guò)的術(shù)語(yǔ)或事實(shí)，應(yīng)間斷性地呈現(xiàn)在后來(lái)的細(xì)目中，等等。[ZOO
關(guān)鍵詞：p2p；模式感知；視頻播放
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）02-0161-05
一、引言
流媒體播放技術(shù)是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)視頻播放的主流技術(shù)，為了改變?cè)蠦/S模式下對(duì)媒體服務(wù)器并發(fā)能力和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的巨大需求，[1]P2P技術(shù)采用分布式共享原理，將播放內(nèi)容在用戶播放端之間進(jìn)行分發(fā)和傳播，形成了一種新的傳輸模式，克服了原有視頻數(shù)據(jù)均通過(guò)客戶端和服務(wù)器之間直接傳輸模式的不足，現(xiàn)有市場(chǎng)上的PPLive，Torrent軟件等均依據(jù)此原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。另一個(gè)方面，由于P2P技術(shù)的應(yīng)用，在客戶端網(wǎng)絡(luò)也會(huì)產(chǎn)生較大的網(wǎng)絡(luò)流量，對(duì)終端網(wǎng)絡(luò)的流量管理也帶了一定的困難。因此，如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前負(fù)載情況和服務(wù)器性能，設(shè)計(jì)一種兼顧兩種傳播模式的流媒體播放系統(tǒng)，將具有較高的實(shí)用價(jià)值。網(wǎng)絡(luò)教育是流媒體播放技術(shù)的典型應(yīng)用領(lǐng)域，如現(xiàn)有MOOC學(xué)習(xí)模式為源自斯坦福大學(xué)、哈佛和MIT大力推動(dòng)的基于網(wǎng)絡(luò)的一種學(xué)習(xí)模式，成為2012至2013年最受關(guān)注的創(chuàng)新型教學(xué)模式，其開(kāi)放系統(tǒng)在全世界擁有幾十萬(wàn)至百萬(wàn)級(jí)的用戶，視頻文檔是其主要資源之一，主要通過(guò)流媒體方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。江蘇電力網(wǎng)絡(luò)大學(xué)為滿足江蘇省所有電力職工的在線學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)全國(guó)電力系統(tǒng)開(kāi)放，是電力系統(tǒng)在線學(xué)習(xí)和考試的重要平臺(tái)，具有數(shù)十萬(wàn)個(gè)終端用戶。本文的設(shè)計(jì)目標(biāo)為針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)大在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)在并發(fā)訪問(wèn)支持方面的不足，在不改變?cè)邢到y(tǒng)總體架構(gòu)和用戶使用方式的前提下，利用P2P技術(shù)為現(xiàn)有系統(tǒng)提供一種新型的學(xué)習(xí)點(diǎn)播服務(wù)模式，并且保證能夠與現(xiàn)有流媒體點(diǎn)播方式相兼容。針對(duì)以上需求，本文對(duì)MediaPlayer播放器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了一套具有播放模式感知的視頻播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，將設(shè)計(jì)完成的播放系統(tǒng)在江蘇電力網(wǎng)絡(luò)大學(xué)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)施部署和實(shí)際測(cè)試，各項(xiàng)功能和指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)需求，解決了兩種播放模式的兼容和播放質(zhì)量保證的問(wèn)題。
二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
江蘇電力網(wǎng)絡(luò)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)采用“集中―分布式”模式，呈現(xiàn)為“中心―區(qū)域―播放終端”三層結(jié)構(gòu)。中心位于南京，部署所有的課件資源。區(qū)域?yàn)榻K各個(gè)二級(jí)城市，每個(gè)區(qū)域向該區(qū)域內(nèi)所有職工提供視頻學(xué)習(xí)服務(wù)。由于區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)目有限、而終端播放用戶并發(fā)數(shù)量較大，[2]因此中心節(jié)點(diǎn)和區(qū)域節(jié)點(diǎn)之間采用FTP協(xié)議進(jìn)行通信，并將用戶需求視頻暫存。區(qū)域節(jié)點(diǎn)和終端用戶之間采用流媒體視頻點(diǎn)播和P2P傳輸兩種模式。具體系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1所示。
區(qū)域中心流媒體服務(wù)器不僅能夠提供視頻流媒體點(diǎn)播，而且能夠根據(jù)區(qū)域點(diǎn)播用戶負(fù)載情況實(shí)時(shí)啟動(dòng)P2P機(jī)制，因此除了部署點(diǎn)播服務(wù)器之外還需要設(shè)計(jì)目錄服務(wù)器以提供P2P服務(wù)，如圖2所示。P2P目錄服務(wù)器的功能如下：負(fù)責(zé)管理各個(gè)在線客戶端以及所有課件視頻分段的分布信息，并接收處理P2P客戶端的各種請(qǐng)求。
用戶播放端軟件能夠自動(dòng)感知目錄服務(wù)器是否在線，從而進(jìn)行兩種工作模式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。如圖2所示，P2P客戶端的功能如下：負(fù)責(zé)處理本客戶端所需視頻的P2P傳輸業(yè)務(wù)、其他客戶端向本客戶端發(fā)出的傳輸視頻請(qǐng)求業(yè)務(wù)、本客戶端與P2P目錄服務(wù)器的信息交互業(yè)務(wù)。
三、關(guān)鍵技術(shù)及相應(yīng)策略
根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)：
1.如何保證系統(tǒng)兩種工作模式的兼容性?，F(xiàn)有在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)為流媒體點(diǎn)播服務(wù)模式，若在原有基礎(chǔ)上，基于P2P技術(shù)設(shè)計(jì)一種新的分布式資源模式，需要保證整個(gè)系統(tǒng)在兩種服務(wù)模式方面的相互切換、相互補(bǔ)充。[3]在并發(fā)用戶正常情況下，區(qū)域服務(wù)器保持原有流媒體點(diǎn)播工作模式，在并發(fā)用戶數(shù)量較大時(shí)，區(qū)域服務(wù)器則轉(zhuǎn)換到P2P模式下工作，而在P2P異常情況下，系統(tǒng)也能夠自動(dòng)切換到原有流媒體點(diǎn)播服務(wù)模式下工作。采用的策略：在區(qū)域中心服務(wù)器上設(shè)置一監(jiān)視功能模塊，維持兩個(gè)變量，流媒體點(diǎn)播用戶數(shù)量StreamUser和P2P用戶直接從區(qū)域服務(wù)器下載分片的用戶數(shù)量P2PServerUser，若StreamUser大于給定值，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到P2P模式下工作；若P2PServerUser大于給定值，說(shuō)明P2P用戶數(shù)變少或者發(fā)生了系統(tǒng)異常，則系統(tǒng)工作模式轉(zhuǎn)換到流媒體點(diǎn)播模式下工作。
2.Media Player播放器如何支持P2P工作模式。在現(xiàn)有系統(tǒng)工作模式下，Media Player作為客戶端與媒體服務(wù)器通過(guò)實(shí)時(shí)流媒體傳輸協(xié)議RTP、RTCP和UDP協(xié)議進(jìn)行內(nèi)容傳輸，系統(tǒng)采用“邊播放邊傳輸”方式工作；在P2P模式下，Media Player需要從本地獲取播放內(nèi)容，而內(nèi)容的獲取通過(guò)P2P機(jī)制從其他用戶端進(jìn)行下載，采用“邊播放邊下載”方式進(jìn)行工作。采用策略：用戶播放端軟件首先判定區(qū)域服務(wù)器上的P2P目錄服務(wù)是否為工作狀態(tài)，若是則用戶播放端軟件自動(dòng)啟動(dòng)P2P模式，從目錄服務(wù)器獲取種子節(jié)點(diǎn)信息，啟動(dòng)多線程進(jìn)行本地網(wǎng)絡(luò)的視頻分段下載。
3.P2P系統(tǒng)內(nèi)容負(fù)載均衡問(wèn)題。P2P系統(tǒng)中的負(fù)載均衡問(wèn)題指如何保證在多個(gè)用戶終端并發(fā)播放時(shí)，防止出現(xiàn)種子節(jié)點(diǎn)選擇熱點(diǎn)問(wèn)題。[4]P2P機(jī)制本身的優(yōu)勢(shì)在于同一個(gè)內(nèi)容播放的用戶越多，后來(lái)的用戶下載的速度就越快，但如果沒(méi)有好的機(jī)制避免其熱點(diǎn)問(wèn)題，其優(yōu)勢(shì)就難以發(fā)揮出來(lái)。采用策略：用戶終端在播放某一視頻時(shí)，首先從區(qū)域目錄服務(wù)器上獲取該視頻的分片信息及每個(gè)分片的種子信息，目錄服務(wù)器在選取每個(gè)分片的種子節(jié)點(diǎn)時(shí)采取“同一網(wǎng)段內(nèi)的種子節(jié)點(diǎn)、P2P服務(wù)當(dāng)前線程數(shù)少的種子節(jié)點(diǎn)和心跳網(wǎng)絡(luò)性能最好的種子節(jié)點(diǎn)”三個(gè)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行選取，一方面防止某個(gè)種子節(jié)點(diǎn)成為P2P熱點(diǎn)，同時(shí)保證能夠選取性能較好的節(jié)點(diǎn)。
4.P2P系統(tǒng)異常處理。在P2P機(jī)制中，視頻播放器數(shù)據(jù)來(lái)自于本地多線程從區(qū)域內(nèi)其他播放終端下載的P2P分片，[5]在下載過(guò)程中，由于網(wǎng)絡(luò)狀況的不穩(wěn)定，或者由于視頻資源提供端的突況，可能會(huì)導(dǎo)致P2P分片無(wú)法成功下載，為了保證系統(tǒng)的健壯性，異常處理機(jī)制必不可少。異常處理策略：主要異常分為種子節(jié)點(diǎn)分片不存在、網(wǎng)絡(luò)異常中斷、種子節(jié)點(diǎn)異常關(guān)閉、種子節(jié)點(diǎn)線程過(guò)多拒絕服務(wù)異常，[6]處理策略為在種子節(jié)點(diǎn)列表中聯(lián)系其他節(jié)點(diǎn)，若仍然不能成功獲取分片數(shù)據(jù)，則從區(qū)域目錄服務(wù)器直接獲取分片資源。
四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)軟件主要由區(qū)域服務(wù)器和播放終端兩個(gè)主要部分構(gòu)成。
1.播放客戶端軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。播放客戶端在播放之前首先需要向區(qū)域P2P目錄服務(wù)器獲得播放文件的種子信息，然后啟動(dòng)多線程進(jìn)行播放終端之間的P2P分片資源共享。播放客戶端與區(qū)域P2P目錄服務(wù)器之間的交互如圖3所示。[1]
播放終端之間通過(guò)P2P方式進(jìn)行視頻分片的分布式共享與傳輸，從而保證播放器本地?cái)?shù)據(jù)的快速獲取，取代流媒體點(diǎn)播獲取播放數(shù)據(jù)的模式，兩個(gè)播放終端之間的分片傳輸如圖4所示。
播放終端之間進(jìn)行P2P視頻分片傳輸時(shí)可能產(chǎn)生不同的異常，這里對(duì)分片提供者產(chǎn)生的異常和網(wǎng)絡(luò)通信異常分別進(jìn)行了不同的處理。具體如圖5所示。
2.區(qū)域P2P目錄服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。P2P目錄服務(wù)器的軟件主要為種子文件生成及選源策略、P2P播放客戶端的心跳監(jiān)控與處理、P2P播放客戶端分片種子信息更新等模塊。
種子生成與選源策略模塊主要負(fù)責(zé)處理P2P播放客戶端發(fā)送來(lái)的視頻資源請(qǐng)求?？蛻舳酥贫ㄎ募c文件地址，服務(wù)器根據(jù)客戶端需求的視頻文件，在數(shù)據(jù)庫(kù)的ClientFragmentTable表中選出種子客戶端，生成一個(gè)xml類(lèi)型文件的種子列表，發(fā)送給請(qǐng)求方客戶端。
按照選源策略，種子節(jié)點(diǎn)選擇算法（SourceSelect算法）的具體描述如下：
在選源算法中，一般需要選出的種子數(shù)量為6個(gè)，所以實(shí)現(xiàn)中的n等于6。選出一個(gè)種子，需要遍歷整個(gè)含有分段的種子集合一次，選出6個(gè)種子，生成種子列表的情況下，算法的復(fù)雜度就為O（6N）。在達(dá)到均衡機(jī)制的要求下，該算法是合理有效的。
P2P目錄服務(wù)器需要對(duì)播放終端的上線及學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行記錄存檔，同時(shí)通過(guò)心跳功能獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的通信性能，為種子節(jié)點(diǎn)選擇做好準(zhǔn)備。
心跳功能的記錄結(jié)構(gòu)如表2所示，IP地址用于判定所在的網(wǎng)段，UploadNum記錄當(dāng)前播放終端啟動(dòng)的線程數(shù)，本系統(tǒng)規(guī)定線程數(shù)為4個(gè)，線程數(shù)作為種子節(jié)點(diǎn)選源的一個(gè)因素之一。
P2P目錄服務(wù)器提供每個(gè)視頻文件的種子文檔信息，以便用戶播放端能夠進(jìn)行終端網(wǎng)絡(luò)的P2P終端分片共享，由于視頻分片的分布是動(dòng)態(tài)的，因此每個(gè)播放終端將自己所擁有的視頻分片向目錄服務(wù)器進(jìn)行匯報(bào)，為種子文檔的產(chǎn)生做好準(zhǔn)備。分片更新工作流程如圖6所示。
分片更新算法UpdateLocalFragments如下：
該算法根據(jù)本文設(shè)計(jì)的更新本地分片的策略進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，將本地的分片更新到服務(wù)器從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
五、系統(tǒng)測(cè)試
系統(tǒng)測(cè)試主要通過(guò)測(cè)試用例對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試，[8]主要包括流媒體播放與P2P播放兩種模式的切換測(cè)試、P2P目錄服務(wù)器的P2P下載功能測(cè)試、用戶播放端分片信息更新的測(cè)試、用戶播放端之間的多線程P2P下載與上傳功能測(cè)試、P2P目錄服務(wù)器種子節(jié)點(diǎn)選源均衡策略測(cè)試、P2P傳輸異常測(cè)試。這里僅給出三個(gè)主要功能測(cè)試用例及測(cè)試結(jié)果。
測(cè)試環(huán)境如圖7所示：
（1）服務(wù)器1臺(tái)，該服務(wù)器上部署一個(gè)流媒體課件服務(wù)器、一個(gè)課件點(diǎn)播web服務(wù)器（網(wǎng)絡(luò)大學(xué)學(xué)習(xí)平臺(tái)）、一個(gè)P2P目錄服務(wù)器。
（2）用戶播放終端計(jì)算機(jī)5臺(tái)，具有瀏覽器軟件和P2P客戶端軟件。
主要功能的測(cè)試樣例及測(cè)試結(jié)果：
1.流媒體播放與P2P播放兩種模式的切換測(cè)試
2.P2P客戶端之間單線程和多線程傳輸功能測(cè)試
3.P2P目錄服務(wù)器種子節(jié)點(diǎn)選源均衡策略測(cè)試
以上結(jié)果是在實(shí)際環(huán)境下測(cè)試的實(shí)際結(jié)果，實(shí)際測(cè)試表明所完成的設(shè)計(jì)符合實(shí)際設(shè)計(jì)需求，功能正確。
六、分析與討論
本文根據(jù)實(shí)際需求，在原有流媒體視頻點(diǎn)播架構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加P2P視頻播放功能，所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能滿足了兩種播放模式的兼容和自動(dòng)感知切換，充分利用了兩種播放模式各自的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮了各種異常處理方案，使得系統(tǒng)本身具有較好的健壯性，系統(tǒng)的機(jī)制和策略具有實(shí)際價(jià)值，能夠應(yīng)用于不同領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)分發(fā)和共享。
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