（教育技术学专业论文）基于web的视音频点播信息管理系统的设计与开发.pdf

硕士学位论文 | 、剐ej st i j e s i s 摘要 资源共享是网络时代的重要特征。人们足不出户便知天下事已不再是梦想。 然而，视音频资源数据量大、实时性要求高，它们的共享比普通文本、图像信 息的共享复杂得多。流媒体技术的出现解决了视音频资源的网络传输问题，实 现了“边下载边观看”的流播放形式。那么，如何保证用户在巨量的视音频数 据中快速方便地找到合适的数据，如何对这些数据进行有效的管理? 基于此，我们提出了开发一个视音频点播信息管理系统的研究课题。基于 w e b 的视音频点播信息管理系统希望用最少的精力实现对大量视音频资源的管 理，提高网络视音频资源利用率，降低使用成本。系统的主要目标是提供一个 使用方便的查询管理平台，从而实现视音频资源在使用层的管理工作。 论文首先对系统进行需求分析，明确系统的功能需求。系统需要实现的主 要功能可以概括为五点：管理、查询、计费、统计、提供使用帮助。管理是基 础，主要实现视音频资源、用户、计费标准、系统的管理；查询是贯穿整个系 统的主线，灵活方便的查询是系统效率的保证；计费是管理系统的一个组成部 分，合理的计费才能保证系统的正常商业运转；统计是重点，主要实现视音频 资源与用户的点播信息统计，为视音频资源的添加与删除提供导向，为系统性 能优化提供保障；帮助信息是系统重要组成部分，为系统应用提供方便。 确定系统功能需求后，我们设计了系统的总体模型，并对各部分具体功能 进行了详细设计。本系统采用b s 三层结构模型，后台数据库使用s q ls e r v e r 2 0 0 0 。论文在第四章给出了系统的具体技术实现，特别是关键功能的实现方法。 最后，我们对开发的系统进行了具体测试，给出了测试结果，并对整个系 统进行总结，提出系统需要完善的地方。 关键词：视音频；点播信息；流媒体；统计：管理；计费；a s p 硕士学住论文 m a ! m 兀st h e s i s a b s t r a c t r e s o u r c cs h a r i n gi sa ni m p o r t a n tf e a t u r eo f t h en e t w o r ke r a i th o l d s1 , 1 0l o n g e ra d r e a mt ok n o we v e r y t h i n go ft h ew o r l dw i t h o u ts t e p p i n go u t s i d e h o w e v e r , t h e a u d i o - v i d e or e g o t l r o e s 锄c h a r a c t e r i z e db yl a r g ea m o u n to f d a t aa n dh i g hd e m a n do f t i m e l i n e s s ，s ot h e i rs h a r i n gi sm u c hm o r ec o m p l e xt h a no r d i n a r yt e x ta n dp i c t u r e i n f o r m a t i o n t h et i m e l ya p p e a r a n c eo fs t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g ys o l v e st h e p r o b l e m so c c u r r i n gi nt h en e t w o r kt r a n s f e ro f t h ea u d i o - v i d e or e s o u i se n dm a l i z e s t h es t r e a m i n gf o r mo f d o w n l o a d i n g p l a y i n g t h e n , t h e r ea r i s e st h ep r o b l e mo f h o wt og u a r a n t e et h eu s e r st oq u i c k l yf i n d s u i t a b l ed a t aa m o n gt h em a s so f a u d i o - v i d r e s o 蝴s ，a n dh o w t oe f f e c t i v e l ym a n a g et h e s ed a t a ? b a s e d0 1 1t h ec o n s i d e r a t i o no fs e l v n l n gt h ea b o v ep r o b l e m s w ep r o p o s ea r e s e a r c ht o p i ca b o u tt h em a n a g e m e n ts y s t e mo ft h ei n f o r m a t i o no ft h ea u d i o - v i d e o o nd e m a n d a si sk n o w n , s u c hw e b b a s e ds y s t e ma i n 鸠t o ，w i t ht h el e a s te n e r g y , r e a l i z et h em a n a g e m e n to f t h ea u d i o - v i d e or e s o t l r c c s ，i m p r o v et h eu t i l i z a t i o nr a t eo f t h en e t w o r ka n dd e c r e a s et h eu s e - c o s t t h em a i np u r p o s eo f t h i ss y s t e mi st op r o v i d e ac o n v e n i e n tm a n a g e m e n tp l a t f o r mf o rq u e r y , a n dt h e nt or e a l i z ea tu s el e v e lt h e m a n a g e m e n to f t h ea u d i o - v i d e or e s o u r c e s t h ep r e s e n t1 h e s i sf i r s t l yc o n d u c t st h ed e m a n da n a l y s i sa n dc l e a r l yd e f i n e st h e f u n c t i o n a ln e i so ft h es y s t e m t h em a i nf u n c t i o n sp u r s u e db yt h i ss y s t e mc a nb e s u m m a r i z e da sf o l l o w s ：m a n a g e m e n t , q u e r y , c h a n g ，s t a t i s t i c s , a n dt h ep r o v i s i o no f u s eh e l p m a n a g e m e n ti st h eb a s e , w h i c hm a i n l yr e a l i z e st h em a n a g e m e n to ft h e a u d i o - v i d e or c s o r v c e s ，u s e l s 。e b = _ g i n gs t a n d a r d , a n dt h es y s t e m ；q u e r yi st h e p r i n c i p a ll i n eo ft h ew h o l es y s t e m ，w h o s ef l e x i b i l i t ya n dc o n v e n i e n c ec a ng u a r a n t e e t h ee f f i c i e n c yo ft h es y s t e m ；c h a r g i n gi so n ec o m p o n e n tp a r to ft h em a n a g e m e n t s y s t e m ，a n do n l yt h er e a s o n a b l ec h a r g i n gc a ng u a r a n t e et h en o r m a lc o m m e r c i a l o p e r a t i o no ft h es y s t o m ；s t a t i s t i c si st h ek e y n o t e ，w h i c hm a i n l ya i m st ot h es t a t i s t i c s o ft h ea u d i o - v i d e or e s o u r 0 0a n du s e r sd e m a n di n f o r m a t i o n , t op r o v i d et h eg u i d eo f a d d i n ga n dd e l e t i n gt h ea u d i o - v i d e or e s e r r c e ，a n dt h e ne n s u r et h eo p t i m i z a t i o no f 硕士学位论文 i a s t e r st i i e s i s t h es y s t e mp e r f o r m a n c e ；u s eh e l pi s 髓i m p o r t a n tp a r to ft h i ss y s t e m , w h i c hm a k e s t h es y s t e ma p p l i c a t i o nc o n v e n i e n t a f t e rt h ed e f i n i t i o no ft h ef u n g t i o a a ln e e d s ，、ed e s i g na l lo v e r a l lm o d e l ，w i t h d e t a i l e dd e s i g no ft h es p e c i f i cf u n c t i o no fe a c hp a r t t h i ss y s t e me m p l o y sb s t h r e e - l a y e rs t r u c t u r a lm o d e l ，a n dt h eb a c k g r o u n dd a t a b a s ea p p l i e ss q ls e r v e r 2 0 0 0 - i n p a r tf o u r , t h et h e s i st h es p e c i f i ct e c h n o l o g i c a li m p l e m e n t a t i o n ，e s p e c i a l l y 也bm e t h o dt or e a l i z et h ek e yf u n c t i o n f i n a l l y , w et e s tt h ed e v e l o p e ds y s t e ma n dp r e s e n tt h er e s u l t s a n dt h e nt h e t h e s i ss t t m m a r i z e dt h ew h o l es y s t e ma n dp u tf o r w a r dt h ei m p e r f e c t n e s so ft h i s s y s t e m k e y w o r d s ：a u d i o - v i d e o ；d e m a n di n f o r m a t i o n ；s t r e a m i n gm e d i a ； s t a t i s t i c s ；m a n a g e m e n t ；c h a r g i n g ；a s p i i i 颀士曹侄瓷丈 m s t e r st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明；所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究 工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和 集体，均已在文中以观确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内窖编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。本论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密口。( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：指导教师签名 日期：年月 日 日期：年月 日 硕士学位论文 、i s 】e r sf h e s i s 第一章概述 1 1 研究背景与意义 i n t c m e t 的应用普及和计算机技术的迅猛发展使人们的工作、生活发生了巨 大变化，个人计算机、计算机网络已经逐渐成为老百姓生活的一部分。人们对 于信息和娱乐的需求快速增长，形式趋于多样化；从静态的文本、图片形式， 逐渐向动态的语音、视频方向发展。随着多媒体技术的发展，各种视音频格式 层出不穷，视音频信息的传输、处理技术的应用越来越广泛：而宽带网络的逐 步成熟，又使得应用流媒体技术在互联网上传输高质量的视音频成为可能，在 宽带的基础上，流媒体可以提供更丰富的视频内容( 包括课堂教学直播、视频会 议) 。 同时，处在二十一世纪这样一个信息“爆炸”的时代，越来越多的人们更 愿意及时、主动地获取信息。这一趋势正冲击着传统的广播电视系统单向广播、 观众被动收听收看的运行模式。迫使广播电视系统向交互式方向发展，实现互 动点播。视频点播技术为这一问题提供了很好的解决方案。 视频点播( d e oo n 矾匝d v o d ) ，即按需要的视音频流播放，是近年 来新兴的传媒方式。 c o d 是以“用户自主”的崭新概念为基础的双向视音频信 息系统，实现了按用户需要播放视音频节目的理想，其最大特点在于主动性和 选择性。v o d 是计算机技术、网络遁信技术、多媒体技术、电视技术和数字压 缩技术等多学科、多领域融合交叉结合的产物，并依托在高带宽网络平台基础 上。v o d 是未来信息高速公路构架的重要组成部分，是未来信息服务中宽带业 务的灵魂。 但是，视音频资源的数据量大、实时性要求高，这使得它们的存储、传输、 大量并发性访闯等诸多问题的解决比目前在互联网上流动的文本、图像信息要 复杂得多。随着应用的扩展，系统将积累更多的视音频数据，如何保证用户快 速方便地找到有用数据，如何有效地对这些数据进行各种管理，这都是视频点 播中急需解决的问题。如何有效地实现一个可同时服务大量用户、覆盖面积广、 存储巨量节习的视频点播系统已成为人们日益关心的问题。 硕| 。| m j 肌j 针对上面的诸多问题，我们提出设计开发一个视音频点播信息管理系统的 研究课题。基于w e b 的视音频点播信息管理系统希望用最少的精力实现对大量 视音频多媒体资源的管理，提高网络视音频资源利用率，降低使用成本。 1 2 研究目标 一个完整的视频点播系统包括前段处理系统、网络传输系统和客户端系统。 视频点播系统组成结构如图1 1 所示。基于w 幽的视音频点播信息管理系统是 视频点播系统的一个组成部分，是一个纯软件的查询管理平台，主要实现节目 使用层面的管理。它可以单独运行在管理服务器上，也可以运行在视频服务器 上以节约资源。 图1 1 视频点播系统组成图 系统的主要目标是实现对大量视音频节目进行高效管理，用最小的投入获 得最大的利益。通过对各种访问信息进行详细统计分析，在一定程度上可以实 现对优秀视音频节目的挖掘，并剔除质量差的视音频节目，避免存储空间与优 秀视音频节目的浪费。系统对使用者偏好进行分析，引导更优秀、更合适的视 音频节目的上传，为使用者获得更个性化的服务提供保障。 本论文研究的目标是通过资料搜集与整理，了解视音频数据网络传输、管 理等相关方法，在此基础上设计并开发一个视音频点摆信息管理系统。系统必 2 硕士学位论文 m 3 _ sf e r s f h e s i $ 须实现的基本功能包括：添加、修改、删除、查找一台或多台节目服务器上的 视音频节日信息；添加、修改、删除、查找所有使用本系统节目的用户；实现 对节目使用的计费管理、记录记载；对节目点播、下载信息进行详细统计分析， 为节目管理提供导向，从而实现系统的良好运转，提高各种资源的使用效率， 降低成本。 1 3 论文框架 第一章是概述，主要阐述论文研究背景、目标。基于w e b 的视音频点播信 息管理系统希望用最少的精力实现对大量视音频多媒体资源的管理，提高网络 视音频资源利用率，降低使用成本。 第二章是系统理论支持本章介绍流媒体技术、q o s 保证等与视音频点播 密切相关的理论，为系统的设计开发提供相关理论支持。 第三章是系统结构分析与设计。本章首先对系统进行需求分析，明确系统 需要实现的基本功能。然后以此为基础设计出系统整体模型，系统的各个功能 模块，以及系统数据库，最后从整个系统优化的角度进行了系统性能设计。 第四章是系统的实现。本章主要阐述系统各部分功能的具体实现，特别是 系统各部分功能的关键技术实现。 第五章是系统测试与分析。本章对系统运行的软件硬件环境进行配置，然 后对系统进行实际测试，分析测试结果，最后对整个系统进行总结与展望。 硕士学位论文 1 搭r e i t st 1 i e s l s 第二章系统理论支持 2 1 流媒体技术 网络最引人注目的特点是资源共享。传统网络资源共享方式主要有两种： 文件共享、下载。但由于视音频文件容量较大，网络带宽有限，这两种方式很 难满足用户对视音频的需求。此时，流媒体技术应运而生。作为一种新的传输 方式，流式传输逐渐成为i n t e m e t 上视音频传输的基本方式。 2 1 1 流式传输基础 流媒体，是指在i n t e r n e t i n t r a n e t 中使用流式传输技术的连续媒体，例如音 频、视频或其他多媒体文件。流媒体有单播、广播、点播、多播几种不同播放 方式。流媒体实现的关键技术是流式传输。 流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体( 如视频、音频) 的技 术总称。其特定含义是通过i n t e r a e t 将影视节目传送到p c 机。实现流式传输有 两种方法：实时流式传输( r e a l - t i m es t r e a m i n g ) 和顺序流式传输( p r o g r e s s i v e s t r e a m i n g ) 。 ( 1 ) 顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体。既定 时刻，用户只能观看已经下载的那部分，而不能跳到还未下载的前头部分。标 准的h t t p 服务器可发送这种形式的文件，并不需要其他特殊协议，因此，它经 常被称作h t t p 流式传输。顺序流式传输不能在传输期间根据用户连接的速度做 调整。文件在播放前的部分是无损下载的，因此这种方法保证节目播放的最终 质量。这也意味着用户在观看前必须经历延迟，对较慢的连接尤其如此。 ( 2 ) 实时流式传输 实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接匹配，使媒体可被实时观看。 实时流式传输需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输总是实时传 送，特别适合现场事件，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后 面的内容。理论上，实时流一经播放就不可停止，但实际上可能发生周期暂停。 实时流式传输需要特定服务器，如：q u i c k t l m es t r e a m i n gs e r v e r 、r e a ls e r v e r 硕士学位论文 i 刚e i i st h e s l 5 或w i n d o w sm e d i as e r v e r 。实时流式传输还需要特殊网络协议，如： r t s p ( r e a l - t i m es t r e a m i n gp r o t o c 0 1 ) 或m m s ( m i c r o s o f tm e d i as e r v e r ) 。这些协议 遇到防火墙时可能会出现问题，导致用户看不到一些地点的实时内容。 2 1 2 流媒体技术原理 流式传输的实现需要缓存。因为i n t e r n e t 以包传输为基础进行断续的异步 传输，对于一个实时a v 源或存储的a v 文件，它们在传输中被分解为许多包。 网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延 迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延 迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而 不会因为网络暂时拥塞导致播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因 为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容，流可以 重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。 流式传输的实现需要合适的传输协议。由于t c p 需要较多的开销，故不太 适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用h t t p f f c p 来传输控 制信息，而用r t p u d p 来传输实时视音频数据。 流式传输的过程一般是这样的：用户选择某一流媒体服务后，w e b 浏览器 与w e b 服务器之间使用h t i t t c p 交换控制信息，以便把需要传输的实时数据 从原始信息中检索出来：然后客户机上的w e b 测览器启动a vr l e l p e r 程序，使 用h m 从w e b 服务器检索相关参数对h e l p e r 程序初始化。这些参数可能包 括目录信息、a v 数据的编码类型或与a n 检索相关的服务器地址。 a nh e l p e r 程序及a n 服务器运行实时流控制协议( r t s p ) ，以交换a n 传输所需的控制信息与c d 播放机或v c r s 所提供的功能相似，r t s p 提供了 操纵播放、快迸、快倒、暂停及录制等命令的方法。a v 服务器使用r t p u d p 协议将a v 数据传输给a v 客户程序( 一般可认为客户程序等同于h e l p e r 程 序) ，一旦v 数据抵达客户端，a n 客户程序即可播放输出。 需要说明的是，在流式传输中，使用r n 乃) p 和r t s p t c p 两种不同的通 信协议与a n 服务器建立联系，是为了能够把服务器的输出重定向到一个不同 于运行a vh e l p e r 程序所在客户机的目的地址。实现流式传输一般都需要专用 服务器和播放器，其基本原理如图2 1 所示。 5 硕士学位论文 、i a s t r s r e ! i s 图2 1 流式传输基本原理 2 1 3 流媒体传输网络协议 支持流媒体传输的网络协议主要有如下几种： ( 1 ) 实时传输协议r t p ( r e a l - t i m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) r t p 是一种具有i n t e r n e t 标准的，针对实时数据流的传输协议它包括音 频和视频传输。r t p 被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作。它支持具 有实时属性的连续的媒体文件，包括定时重建、错误探测、安全和内容验证。 数据包包头包含了序列信息，描述了包的净载负荷性质，还包括用于同步不同 数据流的时钟信息 ( 2 ) 实时传输控制协议r t c p ( r e a l - f i m et r a n s p o r tc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) r t c p 和r t p 一起提供流量控制和拥塞控制服务；r t p 和r t c p 配合使用， 能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合网上实时数据 的传送；r 1 陀p 允许应用软件检测以适应网络中变化的通信量，通过与r t p 集 合，多媒体应用软件能够监视网络环境参数并做适当调整，r t c p 还可用来搜 集关于s e s s i o n 的统计信息。 ( 3 ) 资源预留协议r s v p ( r e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c 0 1 ) r s v p 资源预留协议是一种p 网络中的信令协议，它与路由协议相结合以 实现对网络传输服务质量( q o s ) 的控制。由于视音频数据的实时流对网络延时 很敏感，所以要在网络中连续、稳定地传输视音频信息，除带宽要求之外，还 需其他更多的条件。使用r s v p 预留一部分网络资源( 即带宽资源) ，能在一定 程度上为流媒体的传输提供q o s 。 ( 4 ) 实时流协议r t s p ( r e a l - t i m es t r e a m i n gp r o t o c 0 1 ) 6 硕士学位论文 m a s l l e l st f t e s i s r t s p 定义对多情况下如何有效地通过p 网络传送多媒体数据。r t s p 在体系结构上位于r t p 和r t c p 之上，它使用t c p 或r t p 完成数据传输；r t s p 可以结合r t p 、r t c p 、r s v p 等协议进行实时流媒体的传送和拥塞控制以及 v c r 播放控制。r t s p 的客户机和服务器都可以发出请求，即r t s p 是双向的。 2 1 4 视音频文件格式 1 流式文件格式 流式文件格式经过特殊编码，使其适合在网络上边下载边播放，而不是等 下载完整才播放。标准媒体文件可在网上以流的方式播放，但效率不高。流式 文件由媒体文件压缩编码，且必须加一些附加信息，如计时、压缩和版权信息。 耳前，主要流媒体格式有r e a ln e t w o r k s 公司的r e a lm e d i a ( r e a la u d i o 、r e a l v i d e o 、r e a lf l a s h ) 、m i c r o s o f t 公司的w m d o w sm e d i a ( a d v a n c e ds t r e a m i n g f o r m a t - - a s f ) 、a p p l e 公司的q u i c k t l m e 和来自图像专家组的m p e g 。最著名 的格式是m p e g 3 ，即音乐文件广泛使用的m p 3 。常用流式文件类型如表2 1 所示。 文件格式扩展( a u d i o v i d e o ) 媒体类型与名称 m fa d v a n c e ds t r e a m i n gf o r m a to m c f o f b mr e a lv i d e o a u d i o 文件( p r o g r e s s i v en e t w o r k s ) 豫 r e a la u d i o 文件( p r o g r e s s 瓶n e t w o r k s ) r p r e a lp l x 文件( p r o g r e s s i v en e t w o r k s ) r t r e a lt e x t 文件( p r o g r e s s i v en e t w o r k s ) s w f s h o c kw a v ef l a s h ( m a c m m e d i a ) v i v om o v i e 文件( v i v os o f t w a r e )v i v 表2 i 常用漉式文件格式 2 媒体发布格式 媒体发布格式不是压缩格式，也不是传输协议，其本身并不描述视昕数据， 也不提供编码方法。媒体发布格式是视听数据安排的唯一途径。物理数据无关 紧要，我们仅需要知道数据类型和安排方式。以特定方式安排数据有助于流式 多媒体的发展，因为我们希望有一个开放媒体发布格式为所有商业流式产品应 用，为应用不同压缩标准和媒体文件格式的媒体发布提供一个事实上的标准方 7 硕士学位论文 l 土s i t r sf h - s s 法。我们也可以从用相同格式同步不同类型流中获益。总有一天，单个媒体发 布格式能包含不同类型媒体的所有信息，如计时、多个流同步、版权和所有人 信息。实际视听数据可位于多个文件中，用媒体发布文件包含的信息来控制流 的播放。常用媒体发布格式如表2 2 所示。 媒体发布格式扩展媒体类型和名称 a s fa d v a n c e ds 仃m i n gf o r m a t s m i l s y n c h r o n i s e dm u l t i m e d i ai n t e g r a t i o nl a n g u a g e n mr a m f i l e t o me m b e d d e dr a mf i l e a s x x m l 表2 2 常用媒体发布格式 2 2 流式传输的q o s 问题 2 2 1q o s 概述 服务质i 卜吨o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 是一种抽象的概念，指网络的服务质量， 是衡量媒体流特性的一个基本指标体系，也是流媒体传输的瓶颈问题。它用于 说明用户与服务提供者之间、发送与接收信息的用户之间有关信息传递质量的 约定。用户和系统在动态的协商中对服务质量进行调整、确认q o s 的目的就是 向用户提供端到端的服务质量保证。服务质量不单是网络的事情，还是应用程 序、用户终端、网络、服务器各部分的综合效应。 与其他网络传输相比，视音频特别是视频传输在延迟和丢失方面有特别的 限制。而且网络可用的带宽不仅存在不确定性，同时会随时间而改变，不可避 免地发生网络拥塞现象，造成视音频流的延迟和丢包，因此在视音频传输框架 中要有网络q o s 探测机制来实对衡量网络传输品质，使得编码器可以依据网络 状况改变编码速率，最大限度利用带宽，给终端用户提供较好的视音频质量。 q o s 采用一系列可度量的参数来描述：吞吐率、最大延迟、最大延迟抖动、 位差错率( b e r ) 和分组差错率( p e r ) 等。常见的多媒体信息的参数要求见表2 3 。 8 硕士学位论文 q a s t e i _ i st h e s i s 最大延迟平均吞吐可接受的可接受的分 多媒体信息最大延迟( m s ) 抖动( m s l* ( m b i v s ) 位差错率组差错率 音频 2 5 01 00 0 6 4 1o 1 1o _ i 视频2 5 0l o1 0 0 1 0 z 1 矿 压缩的视频 2 5 0l2 2 0l 矿 1 0 9 数据文件 1 0 0 02 - 1 0 0o0 实时数据1 - 1 0 0 0 1 000 图形、静止图像1 0 0 0 2 1 0 l 一 l 旷 表2 3 各类多媒体信息对网络传输能力的要求 2 2 2 两种q o s 服务模型 在当前的i n t e r a c t 中，采用尽力丽为的方式先应用提供服务。在尽力雨力 模式下，应用程序可以在没有征得同意或通知网络的情况下，在任何时间发送 任意大小的数据。其结果是，当网络发生拥塞时，数据包会被随机丢弃、丢失 或产生较大的延迟，网络不提供任何传输质量的保证。为了满足用户和多媒体 应用对网络性能提出的要求，i e t f 和q o s 论坛提出了i n t s e r v 模型和d i f l g e r v 模型，试图在i n t c m o t 中提供q o s 保证。 1 i n t s e r v 模型 i n t s e r v 模型又称为集成服务模型，其基本思想是在传送数据之前，根据业 务的q o s 需求进行网络资源预留，从而为该数据流提供端到端的q o s 保证 为此，集成服务通常采用面向流的资源预留协议( r s v p ) ，在流传输路径上的每 个节点为流预留并维护资源主机利用r s v p 为应用流向网络提出q o s 的请求； 路由器利用r s v p 将q o s 请求信息传给流的路径中的其他路由器，并建立和保 存该服务的信息：r s v p 请求将会使得沿着数据路径的资源在路由器处预留。 该模型主要用在边缘网络，为业务提供q o s 保证。 这种模型的优点是能提供端到端的绝对q o s 保证，但这种模型的实现非常 困难，主要体现在： ( i ) 预留是基于每个流进行疔臼。节点中要傈留每个流的状态信息从而导致 核心路由器负担太重，因此可扩展性很差。 ( 2 ) 网络中每个节点都要维护各类数据库，并实现复杂的功能模块( 如资源 预留、路由、接纳控制等) ，造成了极大的复杂性。 9 硕士学位论文 1 a sr e l l s1 1 i e s i s 2 d i f f s e r v 模型 由于l n t s e r v 的局限性，i e t f 又提出了d i f f s e r v 模型，也称为区分服务模 型。区分服务模型的基本思想是在网络的入口处为每个数据包分类，并在数据 包中标记相应的区分服务代码点( d s c p ，d i f f s e r vc o d e p o i n t ) ，用于指示数据包 在网络转发路径的中间节点上被处理的方式。在网络内部的核心路由器中只保 存简单的d s c p 与p h b ( 每跳行为) 的对应机制，根据数据包头部中的d s c p 值 对数据包进行相应的优先级转发，而业务流状态信息的保存与流量控制机制的 实现等都在网络边界节点进行，与内部节点和状态无关。 区分服务具有实现简单，扩展性好的特点，目前在m 网中区分服务得到了 绝大部分厂家的支持，具体实现技术包括分类、重标记、速率限制、流量整形、 拥塞避免、队列调度等。但区分服务也有自己的局限性，主要体现在： ( 1 ) 区分服务只承诺相对服务质量，不对用户提供绝对服务质量保证。 ( 2 ) 在拥塞发生时，区分服务模型只能采取丢弃报文的方式，而不能采用例 如旁路的方式使部分流量通过其他路径到达终点。 ( 3 ) 对相同优先级的业务而言，设备在拥塞时对报文的丢弃是非智能化的， 也就是说，设备只能随机地丢弃报文，其结果是所有业务的服务质量都受到影 响。而此时希望的结果是只丢弃少部分业务流的报文，从而避免剩下的大多数 业务流的服务质量受到影响。 3 i n t s e r v 与d i f f s e r v 结合 目前业界还提出了将i a t s e r v 与d i f f s e r v 结合的方式，其思路为：在用户网 络仍使用i t s v p ，在运营商的d i f f s e r v 网络边界将i a t s e r v 的业务类型映射为 d i f f s e r v 的业务类型，这样利用i a t s e r v 的架构来解决端到端的q o s ，同时也利 用d i f f s e r v 来提供好的扩展性 但这种方法仍然存在i a t s e r v 的信令复杂、难于管理等问题，而且由于在运 营商的网络采用d i t i s e r v ，因此在这一段网络也只能提供相对的q o s ，从而使 端到端的服务质量得不到硬性的带宽保证。该方法目前仍处于一种理论的研究 阶段。 1 0 钡t i ；位瓷更 m , a 。$ t e i i 、st l f s i s 第三章系统分析与设计 3 1 系统分析 3 1 1 需求分析 视频点播技术是- - f - j 集计算机技术、通信技术、网络技术、视音频压缩 解压缩技术于一体的综合技术。网络中的视音频数据以实时数据流的形式传输， 数据流一旦开始传输，就必须以稳定的速率传送到桌面电脑上，以保证其平滑 回放，数据流不能有停滞和间断；网络拥塞、c p u 争用、i o 瓶颈、内存问题 等都可能导致传送的延迟，引起数据流传输阻塞。那么如何充分利用这些已有 资源为视频点播提供更好的服务是本领域一个熏要问题。 视频点播系统主要为用户提供点播服务，它所涉及到的资源有两种：硬件 资源，包括对视音频资源进行存储、传输、处理、表现等各种处理的介质；软 件资源，主要是各张视音频资源，以及对这些资源进行管理、调度、表现的各 种程序。要合理利用这些硬件和软件资源( 主要指视音频资源) ，就必须对这些 资源进行明确、清晰管理。对于采用分布式技术的大规模视频点播系统，各种 软硬件资源的管理显得尤为重要。 基于w e b 的视音频点播信息管理系统的主要目标是：在网络环境下，对不 同格式的视音频节目进行管理，为用户点播服务提供一个方便快捷的查询管理 平台。管理系统在点播系统中占有重要地位，是节目在使用层的管理，是点播 系统的重要组成部分。管理系统在逻辑上独立，可以在单独服务器上运行，也 可运行在节目服务器上以节约资源除了与视音频节日直接相关的操作外，管 理系统中其它控制类操作均由该系统与节日服务器或用户协调完成。 从使用角度来看，本系统面对两类用户t 管理员和终端用户。管理员主要 实现系统的后台管理，终端用户是节目的使用者，也是系统的潜在用户。管理 系统所需实现的主要功能包括： 1 管理 ( 1 ) 视音频节目管理 视音频节目是系统需要管理的核心资源。实际上，系统仅为存储在磁盘上 硕士学位论文 & i a 5 1 。e st h e s i s 的视音频文件建立索引目录，即系统仅管理视音频节目信息。视音频节目信息 是描述视音频文件的相关信息，它包括视音频文件的编号、名称、格式、存放 路径、文件大小、播放时间以及标签信息( 包括主演主唱者、产地、发布日期、 所属类别、用户使用权限等) 。管理员可以添加、修改、删除视音频节目，并对 节目进行归类发布。 ( 2 ) 用户管理 这里的用户是指系统终端用户，即视音频节目使用者，与系统管理员相对 应。系统提供对用户的注册，并将每个注册用户的基本信息存档。用户基本信 息主要描述终端用户的特征，包括终端用户的编号、用户名、密码、密码提示 问题与答案、姓名、性别、出生日期、e - m a i l 、使用权限、i p 地址。对于付费 用户，系统还为其建立对应计费账号以方便计费与费用查询。管理员可以修改、 删除用户信息。 ( 3 ) 节目计费标准管理 一个计费的点播系统，其计费标准的设置是否灵活合理非常重要。首先， 不同的节目应根据价值和需求量不同具有不同的计费标准；其次，用户应可以 根据自己的实际需要选择不同的付费方式，对于长期使用系统的用户，系统应 提供相应的优惠计费标准；第三，为了平衡系统各时段的服务压力，系统应调 整点播、下载高峰期的计费标准。这些计费标准可以随时设置、修改、删除。 ( 4 ) 系统管理 系统管理包括：管理员管理、公告管理、访问口限制、日志管理。系统对 后台管理模块操作进行权限设置，没有模块操作权限的管理员不能进行相应操 作。系统提供对管理员账号进行管理，包括管理员账号的添加、修改、删除。 管理员可以发布、修改系统公告；可以设置、删除系统m 访问限制( 针对终端 用户) 。系统以日志的形式记录管理员对后台管理所进行的操作，管理员可以查 看、清除这些日志记录。 2 查询 ( 1 ) 视音频节目查询 管理员可以通过视音频节目名称、类别以及视音频节日所属服务器等进行 节目查询；终端用户也可通过视音频节目类型、主演主唱等进行节目查询。 t 2 硕士学位论文 a s t e r st h e s i s 选择一种查询类型，输入查询内容并确认后，查询启动，系统经过查询返回所 有相关节目及节目的相关属性信息( 包括该节目的编号、名称、格式、文件大 小、播放时间以及标签信息等) 。 ( 2 ) 用户查询 管理员可以通过用户名、用户权限等进行用户查询。选择一种查询类型， 输入查询内容并确认后，启动查询，可以获得该用户的基本信息( 包括编号、 用户名、姓名、性别、出生日期、e - m a i l 、使用权限、p 地址等) 。 ( 3 ) 计费查询 。终端用户合法登录系统后，可查询账号的费用情况( 包括总费用、剩余费 用、消费记录) 。 ( 4 ) 点播信息查询 管理员可以查询某种或某类节i g l 被点播的情况( 包括点播次数、点播时间 分布、用户分布) ；终端用户也可查询节目被点播情况，系统还为其提供节目 点播排行。 3 计费 终端用户可以对有操作权限的节目进行点播或下载。终端用户使用付费节 目时，系统启动计费功能，根据计费标准对用户计费，并从用户账号上即时收 取费用。 4 统计 ( 1 ) 节目点播统计分析 一个点播系统不可能也没必要提供无限多的节目供用户点播，只需将最受 欢迎、最新的节日呈现给终端用户。因此，系统需要对节日的点播、下载情况 进行统计分析，这些分析资料引导管理员删除旧的、不受欢迎的节目，并为新 节目的添加提供导向。系统提供对指定时间段内的指定节目的点播、下载情况 进行统计分析。 ( 2 ) 用户点播统计分析 一个好的系统既需要满足大部分人的需求，又要能尽量满足用户的个性化 需求。系统提供对每个用户的点播、下载情况进行统计分析，获取用户对各种 节目的喜好倾向，以及用户使用节目的时间段分布。 1 3 硕士：季位论文 b i a si e l st h e s i s 5 帮助 为了给管理员提供方便、可靠的管理，并为终端用户提供完善的点播服务， 系统将配有实时、完善的人性化帮助信息。帮助信息系统包括； ( 1