時間：2023-05-29 17:45:47
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇rtsp協議，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：Gstreamer； 流媒體； rtsp； RTP/RTCP
中圖分類號：TN919.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）03-149-002
1．前言
流媒體技術以流的方式在網絡中傳輸媒體，具有良好的實時性和交互性。隨著3G、4G等高速移動通信技術的發展成熟和多媒體智能移動設備的普及，流媒體技術獲得了廣泛應用和迅速發展。本文基于GStreamer架構，采用RTP/RTCP協議實現數據傳輸，設計了一種流媒體播放器，處理芯片采用OMAP3430，操作系統為嵌入式Linux系統，借助高速網絡，可以實現高質量的流媒體播放。
2．相關技術介紹
2.1流媒體技術。流媒體是指以流的方式在網絡中傳輸音頻、視頻和多媒體文件的形式。流媒體文件格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。流式傳輸方式是將視頻和音頻等多媒體文件經過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由服務器向用戶計算機連續、實時傳送。用戶采用內容緩存的方式，只需要進行很短時間的緩沖，就可以一邊播放一邊下載，而不需要提前下載整個文件。
流媒體傳輸一般都是采用建立在udp協議上的rtp/rtsp實時傳輸協議。相對于注重傳輸質量的tcp協議來說，udp協議更加注重傳輸速度，這種協議對于實時性要求很高的流媒體文件來說，無疑是更加合適的。
2.2Gstreamer概述。GStreamer是一種流媒體應用框架，采用了基于插件（plugin）和管道（pipeline）的體系結構，框架中的所有的功能模塊都被實現成可以插拔的組件（component），并且在需要的時候能夠很方便地安裝到任意一個管道上，由于所有插件都通過管道機制進行統一的數據交換，因此很容易利用已有的各種插件“組裝”出一個功能完善的多媒體應用程序。其主要功能模塊包括元件、襯墊、箱柜等。
元件(Elements)是Gstreamer框架中所有可用組件的基礎，是組成管道的基本構件。元件可以分為數據源元件、過濾器元件、接收器元件等，實現數據的輸入、處理和輸出等功能。
襯墊（pad）是元件（element）與外界的連接通道，每個襯墊都帶有特定的功能信息，通過將不同元件的襯墊依次連接起來構成一條媒體處理管道，使數據在流經管道的過程能夠被各個元件正常處理，最終就可以實現特定的多媒體功能。
箱柜(Bins):箱柜是一個可以裝載元件的容器，同時其自身也是一個GstElement對象，也能夠被用來容納其他的箱柜對象。
2.3實時傳輸協議（RTP/RTCP）。RTP/RTCP協議棧由兩個相互緊湊的協議組成，其中RTP協議負責傳送具有實時特征的多媒體數據，而RTCP協議負責反饋控制、監測QoS、監視和傳遞相關信息。由于流媒體數據傳輸對于傳輸實時性的要求遠高于傳輸可靠性，RTP/RTCP數據通常采用UDP/IP封裝，它們共同完成網絡傳輸層的功能。
2.4實時流媒體協議（RTSP）。RTSP協議是一種對流媒體數據的傳輸進行控制的應用級協議。通過RTSP協議，可以實現音視頻的控制、點播等功能。
3．流媒體播放器的實現
本文設計的流媒體播放器，可以分為以下幾個模塊：用戶界面、RTSP控制模塊、RTP/RTCP傳輸模塊、數據轉換模塊、解碼模塊、視音頻輸出模塊。如圖1所示。用戶通過用戶界面與客戶端交互，RTSP模塊響應用戶界面發送的命令，建立RTP數據傳輸會話，會話建立之后，由RTP/RTCP模塊循環接收RTP數據包并進行排序，然后轉換模塊對RTP數據進行解包，轉換成原始的音視頻數據，然后送入解碼模塊進行解碼，最后通過音視頻輸出模塊將媒體展示給用戶。
圖1流媒體播放器架構
用戶界面是客戶端跟用戶之間交互的界面，它包括兩部分內容：一是媒體播放控制，比如暫停、快進等；二是媒體內容的展示，比如視頻畫面的顯示等。在Linux系統下，本文利用GTK+庫開發GUI框架。
RTSP模塊用于會話的建立和控制，它提供響應界面操作的接口，直接響應界面發送的命令。RTSP也提供互聯的雙方或多方的一個傳輸方式和編碼方式的協商操作，在網絡允許的情況下，建立一條最佳的傳輸通道。當客戶端用戶選擇服務器上某項流媒體內容的時候，播放器會通過RTSP協議，與服務器建立會話，通知服務器往本地RTP接收端口發送音視頻數據。
RTP/RTCP模塊為流媒體播放器的核心組成部分，當RTSP建立傳輸會話之后，RTP和RTCP會各使用一個端口，RTP端口會循環接收RTP數據包,同時RTCP端口會周期性的發送RTCP報，RTCP包中包含已發送的數據包的數量、丟失的數據包的數據等統計資料，因此，服務器可以利用這些信息動態的改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP包由RTP包頭和RTP數據構成，RTP包頭中包含了一些可以較好保證流數據連續性實時性的信息，如序列號、時間戳等。序列號可以保證到達客戶端的RTP包的連續，而時間戳可以同步音視頻包。根據包頭中的時間戳接收的數據包進行重新排序，然后傳送到轉換模塊進行處理。
4．小結
本文采用Gstreamer架構，對RTP/RTCP/RTSP協議進行了深入研究，設計了一種基于Linux系統的流媒體播放器，通過構建RTP/RTCP流媒體傳輸插件，實現了流媒體數據的實時傳輸和播放，在終端設備中可以取得良好的流媒體播放效果。
這種基于Gsreamer的媒體播放器具備良好的靈活性和可移植性，借助高速傳播網絡，特別適合在各種不同類型的智能終端實現流媒體的接收和播放等功能，在視頻監控、遠程會議、視頻教學、多媒體娛樂等多種不同場合都可以獲得廣泛應用。
參考文獻：
[1]孫弼陽，李虹，王穎．移動流媒體業務的技術與應用[J]現代電信科技，2008（06）：13-18
[2]陳丹，郭先會.RTP/RTCP協議在3GPP移動流媒體業務中的研究與應用[J]山西電子技術，2010(06):65-66
[3]陳洪敏．基于RTP/RTCP協議流媒體傳輸的研究[J]福建電腦.2010(02):93-94
[4]王蕊，劉衛東，王金童．基于GStreamer的媒體播放研究[J]電子設計工程.2012(03):34-36
【關鍵詞】移動通信網絡 監控系統 設計
移動終端不斷普及，臺式機、筆記本和移動終端的界限越來越模糊，很多功能都可以轉移到移動終端上，同時移動終端無論從聽說讀寫還是從感知方面都擁有電腦所沒有的優勢。作為移動互聯網業務之一，移動平臺的網絡監控，也開始逐漸發展起來。
1 移動通信Android平臺簡介
Android的系統架構和其操作系統一樣，采用了分層的架構。 Android結構分為四個層，從高層到低層分別是應用程序層、應用程序框架層、系統運行庫層和Linux內核層。Android會同一系列核心應用程序包一起，該應用程序包包括客戶端，SMS短消息程序，日歷，地圖，瀏覽器，聯系人管理程序等。所有的應用程序都是使用JAVA語言編寫的。Android系統既是一個完全開放的系統，也是一個完整的生態系統。
2 移動通信Android開發環境
2.1 安裝Java語言運行環境
Android應用程序采用Java代碼開發，在Win 7系統下，需要Java編譯器JDK，經典版本是JDK1.6，安裝JDK之前要先安裝JRE，即Java運行時環境，就是Java運行虛擬機。
2.2 下載安裝Eclipse和Android SDK
為了更好地可視化地編譯Java代碼，還需要一個Java編譯的IDE，Eclipse是一個開放源代碼的、基于Java的可擴展開發平臺。Eclipse是編譯Java的優秀的可擴展的IDE，本文使用Eclipse環境結合Android SDK進行Java代碼的開發。下載Eclipse并解壓到某一目錄，就能使用。AndrnidSDK的同樣只需到相應網站下載，解壓即可"這里還需AndroidsDK。
2.3 更新Eelipse，安裝Android開發插件ADT
Google為Android定制了一個Eelipse插件，即AndroidDevelopment
Kit（ADT）"ADT插件專用于擴展Eclipse的功能，為用戶能夠快速地開發Android項目提供方便"例如，快速建立Andro記項目，使用XML布局文件創建應用程序界面等" 安裝好ADT后，安裝好ADT后，就能創建Android Project了。
3 移動通信網絡監控系統方案設計
3.1 系統架構
該系統開發一個開放源碼的解決方案，能夠用很小的開銷在手機或者服務器上交換現場視頻。用戶只需要一個Android移動設備和通過WiFi或蜂窩網絡。建立的網絡連接，就可以直接上傳或者播放現場視頻，達到實時監控的目的。
3.2 系統編碼協議和實時傳輸協議
3.2.1 H.263
H.263是由ITU-T制定的網絡會議用的低碼率視頻編碼標準，屬于網絡信息編解碼器。H.263最初設計為基于H.324的系統進行傳輸（即基于公共交換電話網和其它基于電路交換的網絡進行網絡會議和網絡電話）。后來發現H.263也可以成功的應用與H.323（基于RTP/IP 網絡的會議系統），H.320（基于綜合業務數字網的會議系統），RTSP（流式媒體傳輸系統）和SIP（基于因特網的會議）。H.263在2010年和2012年調整為更高質量的流。H.263從眾多類似的信息編碼/解碼標準中脫穎而出，因為它被谷歌Android操作系統所采用，因此目前市場上大多數的Android設備都支持。除了良好的兼容性，H.263是一種低帶寬流，使得能夠在第三代（3G）蜂窩網絡上工作。
3.2.2 實時傳輸協議（RTP）
實時傳輸協議（RTP），是定義了一種傳輸音頻和視頻的報文格式，這些音頻和視頻在互聯網或本地網絡上采用各種不同的編碼器類型進行編碼。RTP通過UDP進行傳輸，而不需要TCP確認或TCP ACK數據包。UDP作為向服務器傳送的報文類型原因之一就是不需要ACK數據包。例如，如果發送視頻的設備或用戶進入一個較差的蜂窩覆蓋區域，可能會導致沒有足夠的帶寬將所有的數據包及時地從服務器發送給用戶來觀看事件。這將會導致一個時斷時續的視頻，不過視頻仍在傳輸。最壞的情況是用戶進入一個完全沒有蜂窩網絡的區域，在用戶端的播放裝置就會完全停止；直到設備到達了一個可以傳輸數據包的區域，播放器才能重新顯示。
3.2.3 實時流傳輸協議
實時流傳輸協議（RTSP）是用來控制播放RTP流。RTSP服務器允許播放器接收從設備發送的RTP數據包。播放器（例如VLC或ffmpeg）不能直接打開一個RTP流，因此，RTSP服務器需要提供其他的流信息并控制流數據包的開始和停止。RTSP服務器是基于RFC2326。它包含以下命令：選項，描述，宣布，設置，播放，暫停和拆卸。基于RFC4566的會話描述協議（SDP）與描述命令配合使用。
4 系統實現方案
該系統將信息編解碼協議，RTP協議以及RTSP協議相互關聯并組成一個界面友好的、操作簡單的應用程序。系統應實現由Android設備的獲取信息流，傳輸至信息服務器，并可以在基于WEB瀏覽器的終端網頁上的播放實時信息流。
服務器打開許多不同的偵聽端口接收傳入連接。端口使用的協議是TCP和UDP。服務器產生兩個監聽器，一個用于客戶或播放器查看接收到的信息，另一個用于用戶或手機發送信息。每個新的TCP或UDP端口需要一個額外的線程。每產生一個新的線程類型就要增加一個新的Java類。一個并發哈希表將用于同步用戶觀看信息和手機線程之間的信息流。
參考文獻：
【關鍵詞】Android；視頻監控；智能手機
1 移動流媒體技術
移動流媒體技術就是把連續的聲音影像信息經過壓縮處理后傳送到網絡服務器上，讓終端用戶能夠在下載的同時觀看收聽，而不需要等到全部的多媒體文件下載完成就可以即時觀看的技術。移動流媒體技術的出現是伴隨這移動通信技術的發展和網絡音視頻技術的進步，其只要是關于流媒體數據從采集到播放整個過程中所需要的核心技術。流媒體播放技術有優點也有缺點。優點是能夠及時傳送隨時播放，缺點是由于網絡的速率不穩定性，當播放速率大于傳輸速率時，視頻播放將出現停滯，時斷時續的現象。
2 Android的視頻監控系統
基于Android的視頻監控系統分為五個模塊：依次為采集模塊、編碼模塊、視頻傳輸模塊、解碼模塊、顯示模塊，下面分別進行詳細介紹。
2.1 視頻采集模塊
Android攝像頭采集到的視頻格式為YUV420格式的視頻流。采集模塊的實現可以在Android的應用層中通過編寫代碼來實現。
2.2 編碼模塊
數字視頻編碼標準主要由兩個標準化組織制定。MPEG制定的視頻編碼標準有MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。ITU一T制定的視頻編碼標準有H.261和H.263。為了促進下一代多媒體通信的應用， MPEG和VCEG共同成立了聯合視頻工作組（JVT），共同開發了視頻編碼標準H.264。H.264是目前最先進的視頻編碼標準。
H.264視頻編碼標準是目前最新的技術，雖然H.264遵循了原來壓縮標準的架構，但是H.264具有一些新的特性，H.264標準分兩層結構，包含網絡抽象層（NAL）和視頻編碼層（VCL）。網絡抽象層用于數據打包和傳輸，編碼層負責視頻壓縮編碼，這種分層結構，實現了傳輸和編碼的分離。由于H.264標準引入了數據分割等抗誤碼技術，實現了在復雜環境下的使用，可以適應不同網絡的傳輸要求。由于采用高度復雜的實現算法，H.264是目前低碼率下壓縮率最高的編碼標準，在帶寬不穩定的無線網絡上有著無法比擬的優點。
2.3 傳輸模塊
流媒體傳輸和控制協議在應用層主要涉及到HTTP，RTSP，RTP和RTCP協議，在傳輸層有TCP和UDP協議。HTTP是建立在傳輸控制協議（TCP）之上的超文本傳輸協議。TCP/IP協議是專為數據傳輸而設計的，能夠保證傳輸的可靠性。RTP是在一對一或一對多的情況下針對流媒體數據流工作，不僅能夠提供時間信息而且可以保證數據流的同步。通常RTP建立在UDP之上，使用UDP傳輸數據。RTP本身沒有可靠的傳送機制，其流量控制和擁塞控制是由實時傳輸協議（RTCP）來提供的。RTP和RTCP共同協作才能完成流媒體的傳輸和控制。實時流協議（RTCP）是應用層協議，位于RTP和RTCP協議層之上，通過IP網絡傳輸多媒體數據，在傳輸機制上采用TCP和RTP完成數據傳輸。RTSP用于控制實時數據的發送，提供用于音視頻流的VCR遠程控制功能和用于控制流媒體的播放、暫停、記錄等操作。會話描述協議SDP，SDP是用來描述RTSP，以便說明一個流媒體會話的基本屬性。結合移動視頻監控系統對通信實現的特點，本文采用RTP，RTSP，RTCP和HTTP協議完成視頻監控系統的通信和遠程控制。
一個最基本的流媒體系統包括編碼器，流媒體服務器和客戶端播放器三個部分。各個模塊之間的數據通信交換都是按照特定的協議。編碼器用來將原始的音視頻轉換成合適的流媒體格式文件，服務器用來接收和轉發編碼后的媒體流，客戶端則是負責解碼和播放接收到的流媒體數據。流媒體傳輸有兩種方式，一種是順序流式傳輸，一種是實時流式傳輸。
（1）順序流式傳輸。順序流式傳輸就是順序下載。用順序流式傳輸方法基于標準HTTP或FTP服務器來傳輸文件，通常容易管理，方便用戶的使用。整個下載過程是無損的，能夠保證視頻的高質量，但是用于網絡傳輸速率的問題，一般需要等待較久的時間。順序流式傳輸常用于對視頻質量要求較高的場合，對實時性，隨機訪問性要求較高的場合則不適用。
（2）實時流式傳輸。實時流式傳輸能夠保證信號帶寬與網絡連接的匹配，實現實時傳送，適合現場直播，支持隨機訪問，用戶可進行快進后退操作。實時流式傳輸需要傳輸網絡協議和專用的流媒體服務器。由于這些協議與防火墻有關，在使用時一需經過配置。系統設置，管理比順序流式傳輸復雜。由于必須匹配連接帶寬，在低速連接設備時或者網絡擁塞時，會出現丟幀現象，導致視頻質量下降。
2.4 解碼模塊
解碼從性質來來講，其實是編碼過程的逆過程。編碼采用H.264進行編碼，所以該模塊也采用H.264進行解碼。解碼器的整體設計可以分成兩部分，一部分是視頻數據的解碼部分，主要用C語言來實現，采用Android NDK+C的實現機制。另外，一部分是視頻的顯示部分，主要采用Android提供的組件來實現，采用Android SDK+Java的實現機制。而這兩部分的集合，則是通過java提供的jni機制來實現Java和C語言之間的通信。整個解碼流程可分為三個功能模塊：前段碼流處理、H.264解碼和后段視頻顯示。
（1）前段碼流處理：主要負責文件的讀取，從碼流中分隔出NAL然后交給底層進行解碼處理。
（2）H.264解碼：整個解碼的核心部分，通過本地C語言的實現和解碼庫對碼流數據進行處理，完成H.264解碼實現圖像重建。
（3）后端視頻顯示：接收H.264解碼模塊解碼后的視頻數據，在客戶端進行顯示。
通過分析三個模塊的功能可知，H.264解碼模塊是最耗費資源的。H.264視頻標準為了更好的適應網絡傳輸的特性，采用了分層設計的思想既視頻編碼層VCL和網絡提取層NAL。
2.5 顯示模塊
通過調用Android自帶的顯示器，來顯示解碼后的本地數據流，從而達到實時視頻的顯示效果。
3 結束語
本文介紹了移動流媒體技術的概念及特點，考慮到網絡速率的不穩定性帶來的一些列影響，設計了一個基于Android的視頻監控系統，系統分為五個模塊，依次為采集模塊、編碼模塊、視頻傳輸模塊、解碼模塊、顯示模塊，這種系統很好地解決了視頻監控系統的安全性、實時性和穩定性等要求。
【參考文獻】
[1]溫敏，艾麗蓉，王志國.Android智能手機系統中文件實時監控的研究與實現[J].科學技術與工程，2009（4）：1716-1719.
關鍵詞：3G技術；J2ME；手機視頻監控
中圖分類號：TP277
移動互聯網飛速發展給人們帶來了多樣化的網絡智能終端與互聯網功能，人們只需將所需的應用程序安裝在手機上即可享受此程序所帶來的服務，人們完全能夠實現在辦公和生活。并且隨著3G時代的來臨，手機視頻監控系統將會逐漸成為3G視頻應用中的重點，在通過手機視頻監控系統進行道路管理、公安執法、街道巡查以及事故應急指揮等操作已經基本實現，而在手機視頻監控系統中所采用的J2ME技術更是為手機客戶端進行遠程視頻接收與查看提供了更為便捷的方式，J2ME技術通過服務端口進行攝像和數據采集，并將數據傳送至中心服務器進行視頻圖像壓縮，為用戶提供高清流暢的視頻資源，用戶只需通過手機即可對所需視頻進行瀏覽。
1 關鍵技術
1.1 H.264技術
H.264是由ITU（國際電信聯盟）和ISO（國際標準化組織）聯合組建的數字視頻壓縮格式，在ITU-T中其是以H.26x系列為名稱命名，在ISO/IEC中，它又被稱為MPEG-4高級視頻編碼。H.264技術的提出主要為了在現有的視頻編碼標準器的基礎上進行帶寬優化，為相同帶寬下的使用者提供更為優質的視頻圖像。H.264不僅能夠為用戶提供連續性的流暢高質量視頻圖像，還具有極強的容錯能力，讓使用者在網絡環境不穩定的情況下避免出現數據丟失的情況。采用先進整數變換、幀間預測與幀內預測技術的H.264系統技術具有超高的數據壓縮比率，能夠使高清流暢的視頻圖像順利傳送至用戶接收端口，在傳輸過程中實現帶寬減少，節約數據資源。
1.2 J2ME技術
J2ME又稱Java ME，其包括JVM規范與API規范技術，是通過JCP制定、與Java SE、Java EE并稱Java技術的三大版本。J2ME的虛擬機技術可以為用戶提供無線和有線連接，使用戶能夠隨需進行應用程序的使用。J2ME采用了JAVA虛擬機技術為各類的嵌入式消費電子設備提供JAVA語言平臺，是一種高度優化下的JAVA運行環境，其運行目標多樣化，能夠滿足各方面的用戶需求。
1.3 RTSP協議
RTSP不僅是一種實時流傳輸協議，同時也是TCP/IP系統中的一項應用層協議，其可以有效控制流媒體數據進行有線或無線網絡數據的傳送，還能夠為用戶提供視頻模式的遠程控制功能，包括對視頻圖像進行快進、后退、停止和定位等基本操作，RTSP還允許用戶進行同時多個串流需求控制，在服務器端口可根據需求選擇是否使用TCP或UDP來進行數據內容的串流傳送。除此之外，RTSP還可根據實際負載情況進行服務器轉換和重新導向加載功能，避免數據負載造成服務器延遲，并通過與低層協議結合為基于網絡環境下的數據傳輸提供流化服務。
2 基于J2ME的手機實時監控系統的設計
2.1 系統設計
手機視頻監控系統體系結構如圖1所示，手機視頻監控系統主要由前端采集、中心服務器和客戶終端構成，通過前端采集視頻圖像，并在監控中間的服務器中進行數據分析、整理并壓縮，最后通過有線和無線網絡環境傳輸至客戶終端進行視頻圖像的釋放。
2.2 客戶端
監控系統客戶端口通過了J2ME平臺進行設計，主要用于滿足用戶登錄需求與信息的收發，客戶端讀取服務器響應信息后自動選擇視頻數據源來接收圖像并實現實時播放，同時可以根據用戶需求進行視頻切換、屏幕圖案捕捉、保存視頻信息等處理，用戶只需通過服務器登陸并進行驗證，在通過驗證后從服務器發送的視頻設備列表中提取需要的視頻源，選擇接收視頻圖像即可，在視頻播放期間還可進行各種基本的簡易操作。
2.3 視頻服務器
該系統既要向終端提供和傳輸圖像，還要給客戶提供可在web端口進行瀏覽的視頻數據，這就要求J2ME系統必須滿足不同客戶端口的數據傳輸要求，設置不同規格的視頻壓縮模式。可采用低碼流、高質量圖像的H.264來進行視頻壓縮。H.264的轉碼模塊主要由核心轉碼器、接收和發送模塊構成，接收模塊與網絡監控相連，為用戶提供調用指令，同時接收和提取來自監控端口的格式編碼、幀率、分辨率和碼率等視頻流，核心轉碼器將視頻流信息轉換成H.264視頻格式，并同步用戶選擇來修改視頻分辨率，轉碼后進行TS/ES流分裝，最后通過網絡為用戶提供視頻數據。
3 基于J2ME的手機實時監控系統的實現
3.1 服務器端
服務器開發工具為VC6.0，采用了Windows 2003 sever操作系統，是一款微軟制作的C++編譯器。在操作過程中，先采用InitStreamClientLib函數對系統進行初始化，同時利用StartServer函數初始化服務器，接著啟動流媒體服務器，設置本地文件路徑，再啟用Run Server函數啟動服務器端口，如果需要結束服務端軟件，調用停止服務系統，再關閉系統服務即可。當服務端口接收到用戶需求信息時會自動開啟獨立數據傳輸與客戶端進行數據連接，然后利用圖像捕捉系統進行圖像捕捉并壓縮，最后將經過處理的圖像以JPEG的格式發送至用戶的手機接收端口。
3.2 手機客戶端
手機系統客戶端是一種方式移動信息設備程序，支持用戶在MIDP設備上運行MIDP應用并利用僅利用MIDP規范各種API的運行。其中WTK（Sun J2ME Wireless Toolkit）是Sun開發者研制的一款無線開發工具包，目的在于幫助開放人員更為便捷的進行J2ME的開發。而Eclipse（集成開發環境）則為無線開發者提供了一個全新的框架服務，并通過插件組件為使用者構建一個統一的開發環境。手機系統客戶端利用多樣化線程為用戶進行不同數據的傳輸與存儲，同時調用socket來與服務器端口進行通訊，為了給使用者一個更好的用戶體現，手機系統客戶端界面選用了MIDP（移動信息設備配置文件）來顯示用戶圖形界面，其主要運用程序包括Choice Group、Alert、Item、Form、Text Field、List等。在系統線程中主要使用的網絡連接主要通過Java.lang.Thread來進行數據傳輸，并未用戶提供Socket UDPDatagram Connection、Connection、ServerSocketConnection數據源接口，使MIDlet在TCP/IP層能夠通過socket作為BSD UNIX的進程通信機制來描述端口和IP地址。
4 結語
綜上所述，基于J2ME的手機實時監控系統的設計在近些年來已經逐漸成為3G時代下視頻應用的重要組成部分，使用者通過手機客戶端對服務器端所傳輸的數據來對視頻進行瀏覽和查看，為網絡數據的傳播提供了多元化的方式。且隨著J2ME系統中關鍵技術的進步和發展，J2ME手機實時監控系統將會為人們的生活提供更多的便捷服務，其在未來必然會擁有廣闊的發展空間。
參考文獻：
[1]夏幫貴.J2ME的手機視頻點播系統設計[J].電腦編程技巧與維護，2009（12）.
[2]劉桂英，周琴.基于J2ME平臺的手機實時監控的實現方法[J].工礦自動化，2008（1）：67-69.
關鍵詞:VOD;客戶端軟件;流媒體流量均衡裝置;ip filter driver hook
中圖分類號:TN919.85文獻標識碼:A
文章編號:1004-373X(2009)20-100-03
Implementation of Client End Software for New VOD Scheme
YANG Zhenlun,JIANG Yajun,HUANG Zhongwei
(Guangzhou Panyu Polytechnic College,Guangzhou,511483,China)
Abstract:Based on VOD scheme of load balancing equipments in stream medium,a new client end software is proposed.The client end software is developed under ip filter driver hook and raw socket.It redirects the users′ VOD demand in the way of network drivers operation.Cooperating with the advanced graded application structure of load balancing equipments of stream medium,it optimizes the application structure of VOD scheme and decreases the additional load of load balancing equipments of stream medium,improves the flexibility,efficiency and application prospects of VOD scheme.
Keywords:VOD;client end software;load balancing equipments of stream medium;ip filter driver hook
0 引 言
針對中小型園區網VOD應用中因網絡帶寬及點播服務器I/O帶寬不足導致的系統阻塞問題,作者前期的研究成果提出了一種新型網絡設備流媒體流量均衡裝置(以下簡稱流量均衡裝置),基于該裝置的VOD方案通過在VOD系統中添加多個流量均衡裝置,從而減輕點播服務器和主干網絡的負載,解決系統阻塞問題[1]。
該方案依賴流量均衡裝置內部的均衡策略,通過各個單點設備之間的協同來實現全局流量均衡,而由于每個單點設備只能獲取對應區域的點播狀況,因此實現全局均衡則需要各個設備進行頻繁且大量的信息交換,增加了每個單點設備的負載,也導致全局流量均衡收斂時間的延長,并且新的流量均衡設備加入后,需要一段時間才能融合到系統中,這限制了該VOD優化方案的應用。
為解決該問題,在此提出一種應用于該VOD方案的客戶端軟件,前述的VOD應用方案在引入了該客戶端軟件后,能進一步優化VOD應用結構,提高運行效率,增強該方案的實用性。
這里將分別對改進方案結構以及客戶端軟件的設計進行說明。
1 改進方案結構
通常的VOD系統都配有Web服務器,以提供節目列表[2],原來基于流量均衡裝置的VOD應用方案的點播需要Web服務器修改客戶機上網頁插件的屬性,使得用戶的點播請求重定向到每個區域指定的流量均衡裝置中,再由流量均衡裝置為之提供服務。由于目前VOD系統有若干種主流的點播軟件方案,用戶可能使用Real player,Media player或QuickTime player等幾種客戶端中的一種[3]。該方式需要根據客戶機上的不同點播軟件提供不同的配置方式,而實現全局流量均衡需要各個單點的流量均衡裝置之間的交互來獲知整個園區網的點播狀況,為了達到較快的全局均衡收斂速度,這種信息交互的頻率較高,這給資源相對有限的流量均衡裝置帶來一定的額外負載。如果降低信息交互的頻率,則會導致收斂性能的降低。
改進的VOD應用方案主要是在點播的客戶機上添加了一個與流量均衡裝置配合的客戶端軟件,該軟件除了能實現將客戶機的點播請求轉發到某個流量均衡裝置,實現各種點播軟件對流媒體流量均衡裝置的透明使用外,主要還提供一個額外的通信接口,流量均衡裝置可以通過該通信接口修改相應點播客戶機的點播請求轉發方向。在這種情況下,全局流量均衡主要是通過將點播客戶機的點播請求,依據全局網絡狀況轉發到最合適的流量均衡裝置處而得到實現。
為了實現這個目的,對VOD應用方案進行微調,根據具體數量將網絡中的流量均衡裝置分為兩級或者三級,每一級的下一層流量均衡裝置將所屬區域的網絡狀況發到上一層的流量均衡裝置中。最終匯總到一個事先指定的主控流量均衡裝置中,該流量均衡裝置根據全局流量均衡策略以及實際網絡狀況控制所有點播客戶機上客戶端軟件的點播轉發方向,如圖1所示。
2 客戶端軟件設計
該改進方案的關鍵在于客戶端軟件。客戶端軟件需要實現的最主要功能是將客戶機的點播請求重定向到流量均衡裝置中,并且引導服務器將流媒體數據發送到流量均衡裝置中。由于目前主流流媒體協議RTSP協議簇在發送流媒體數據前,必須在服務器及客戶端之間經過多次RTSP協商,確定具體參數,而后續的操作則根據RTSP協商的結果進行。如果在客戶機對點播軟件發起的RTSP協商過程進行干預時,則完全可實現點播全過程的重定向。本文客戶端軟件的設計思想正是基于這一點。實現RTSP協商數據包的重定向實質是實現數據包的截獲、修改和轉發,在客戶端發起連接時,從網絡底層將請求數據包攔截,并根據接收到的命令將其目的IP地址修改再發出去,接收到回復包再進行反向的處理,而這一切對于客戶機的點播軟件都是透明的。
由于目前VOD系統中的用戶端以采用Windows操作系統的微機為主,該客戶端軟件的設計面向Windows。在Windows下實現這些功能需要使用內核模式驅動程序[4]。目前適用于該客戶端要求的可選內核模式驅動模式包括:微端口NIC 驅動程序(Miniport NIC Drivers) 、中間層驅動程序( Intermediate Drivers) 、協議驅動程序(Protocol Drivers)以及過濾器鉤子驅動程序(IP Filter Driver Hook)等[5-7]。相比較而言,過濾器鉤子驅動程序具有處理流程簡單,效率較高的特點[8],并且從功能上能很好地滿足要求。該方案采用過濾器鉤子驅動程序進行設計。
過濾器鉤子驅動程序依賴于Microsoft 提供的IP 協議過濾驅動程序,在Windows 2000/XP 系統中,System 32\\drivers目錄下的ipfltdrv.sys是Microsoft 提供的IP 協議過濾驅動程序,它允許用戶注冊自己的IP 數據包處理函數,即過濾器鉤子函數[9]。本機所有進出的IP包都經操作系統的IP過濾驅動程序處理,而IP過濾驅動程序調用用戶定義的過濾器鉤子函數進行處理,確定是丟棄或者傳送。
該客戶端軟件由處于內核態的過濾器鉤子驅動程序和處于用戶態的應用程序組成,應用程序包括接收主控流量均衡裝置命令的監聽線程和配合驅動程序工作的服務線程,如圖2所示。
圖1 改進方案結構示意圖
圖2 客戶端軟件結構圖
過濾器鉤子驅動程序中設計主要是進行過濾鉤子函數的編寫。該客戶端軟件過濾器鉤子驅動程序的鉤子函數完成的工作主要是比較本機進出的數據包是否符合設定的轉發方向設置,如果符合則攔截,進行改寫后傳送,具體流程如圖3所示。
圖3 過濾器鉤子驅動程序流程圖
過濾器鉤子驅動程序工作在IP層,只能改寫IP包的內容,對于本機發送到其他機器的包,由于其MAC地址已經設定好,只改寫IP地址不能實現數據包的重定向。為解決該問題,驅動程序修改目標IP為本機IP,端口號為約定傳送端口后傳送數據包。由于基于原始套接字能實現自由收發TCP包的功能[10]。應用程序中的服務線程采用原始套接字方式與驅動程序配合進行二次處理:在約定的傳送端口進行監聽,獲取驅動程序發送的需要,重定向的IP包,根據設定的規則改寫對應IP地址及端口號,再通過原始套接字轉發至相應的流量均衡裝置,其流程圖如圖4所示。
命令監聽線程等待主控流量均衡裝置發送的命令,一旦接收到命令,則通過修改程序的配置來實現轉發方向的更改,具體流程如圖5所示。
圖4 應用程序服務線程流程圖
圖5 應用程序命令監聽線程流程圖
3 結 語
本文在前期的研究成果即基于流媒體流量均衡裝置的VOD方案基礎上,提出一種改進方法。在點播的用戶計算機上添加一個客戶端軟件,減少了流量均衡裝置間的信息交互,降低了流量均衡裝置的負載,并且該軟件直接對用戶發送的點播請求網絡包進行攔截和改寫,能與各種不同的VOD客戶端配合使用,具有較高的靈活性和適用性,從而拓展了該新型VOD方案的應用前景。
參考文獻
[1]楊震倫,蔣亞軍,黃中偉.基于MIPS的流媒體流量均衡設備的設計[J].計算機應用與軟件,2008(11):125-127.
[2]胡斌.基于Web流媒體系統的設計與實現[J].現代電子技術,2009,32(2):111-113.
[3]薛元昕,韓維.論流媒體技術及流媒體服務器的建立[J].現代電子技術,2004,27(16):28-31.
[4]王蘭英,居錦武.Windows內核模式驅動程序運行環境的分析[J].微計算機信息,2005(23):201-202.
[5]廖永紅,李洛,黃戰.基于Windows 200x的WDM體系的IP過濾實現技術[J].計算機工程與設計,2007,22(11):5 425-5 427.
[6]裴林,曹斌.基于NDIS中間層的網絡數據包攔截技術及實現[J].計算機安全,2008(12):13-15.
[7]李明欣,佘.基于NDIS中間驅動的入侵檢測[J].計算機工程與設計,2007(1):51-52.
[8]呂建軍,羅萬伯,陳蓉,等.基于過濾器鉤子驅動的數據包過濾研究與實現[J].四川大學學報:自然科學版,2005,41(4):754-757.
關鍵詞：小型局域網；多媒體中心；MIPS；Linux；Darwin streaming server
0 引言
在小型網絡中一般沒有專用的多媒體點播服務器，而相當多的網絡用戶都有音樂和視頻節目的視聽需要，每個用戶都保存一份音樂及視頻文件拷貝的方式，這不但浪費空間，也不利于節目的共享。應用系統若采用個人計算機PC實現小型多媒體服務，則在功耗，穩定性等各方面又存在問題。小型網絡多媒體中心(small-sized network multimedia center，簡稱SNMC)正是針對以上問題而設計的一種新型網絡設備。
SNMC一般獨立接入局域網運行，圖1是一種常見的應用結構。SNMC采用嵌入式架構，提供海量的多媒體節目存儲空間，提供擴展存儲空間的接口，提供MP3音樂和視頻節目的點播，提供Web管理界面。除了提供多媒體服務外，SNMC還可以同時作為NAS(網絡附加存儲)設備及打印服務器等。它在各種小型局域網，如小型企業，家庭，高校學生宿舍等場合具有廣闊的應用前景。
1 硬件設計
SNMC的硬件結構如圖2所示。其硬件設計基于MIPS架構的CPU－BCM1122。MIPS是業界領先的一種高效精簡指令集計算機(RISC)體系結構，具有低功耗，高性能的特點u’，目前在各種嵌入式應用尤其是網絡基礎設備及家庭娛樂應用等方面得到廣泛的應用。BroadCom公司的BCM1122是一款低功耗、高性能的通信處理器，基于MIPS64內核，主頻400MHz，處理能力達到880 Dhrystone MIPS，并且功耗低至4W；片上集成了一個G比特以太網控制器及一個快速以太網控制器，具有兼容PCI2.2標準，可配置為HOST模式的PCI總線接口，非常適合于SNMC的設計。
工作在園區網環境下，SNMC需要以太網接口，使用BCM1122片上集成的快速以太網控制器加外接物理層芯片即可實現網絡接口。同時SNMC需要廉價的大容量的存儲空間作為VOD節目緩存。而目前常規應用的海量存儲主流方向已經由IDE硬盤向SATA硬盤轉變，SATA硬盤具有容量大，速度快和價格低等優勢。BCM1122芯片上集成了PCI HOST控制器，直接擴展SATA控制器后可連接多個SATA硬盤。另外SNMC還提供了擴展存儲空間以及外接打印機的USB HOST接口，可采用外接USB控制器的方式實現。其硬件結構如圖2所示，其中MEM29PL64LM是8MB的FLASH存儲器，MT46V64M16是128MB的DDR SDRAM，CH375是USB控制器，RTL8201BL是網絡物理層芯片，SiI3512是SATA控制器。
2 軟件設計
2.1 軟件系統結構
SNMC是功能較為復雜的設備，需要操作系統支持。基于嵌入式Linux進行SNMC的軟件系統開發具有以下可行性及優點：①Linux開放源碼，具有很好的可裁減性及可配置性；②Linux具有強大的硬件驅動支持；③Linux的網絡功能強大。
開源社區已經實現了MIPS體系結構的Linux移植，可直接獲取源碼包并根據設計的硬件添加相應驅動程序并進行配置編譯即可。
Linux提供了多種服務軟件包，如ftp server，samba服務器等，這些服務軟件包都能為實現SNMC的功能提供支持。另外SNMC需要提供視音頻的點播服務器以及基于Web的管理界面。基于Linux實現SNMC軟件系統的方案如圖3所示。
2.2 視音頻點播服務模塊
目前視音頻點播服務系統主要包括三種：第一是Real公司的Helix Server，第二是微軟公司的Windows Media Server，第三種是Apple公司的Darwin Streaming Server，其中HelixServer和Darwin Streaming Server采用的是標準的RTSP協議，而Windows Media Server采用微軟內部的協議。目前基于標準RTSP的兩種方案由于采
用了開源策略，可擴展性和靈活性都較高，占據較大的市場份額。基于該原因，SNMC的視音頻點播服務模塊采用基于RTSP的方案。其具體實現可采用多種方式：自主研發周期長，穩定性難以保證，升級需要不斷投入；而現有的有蘋果公司的Darwin streaming server，具有開源，穩定性好的特點，并且apple公司有固定的研發團隊對之進行維護更新，在遵循APPLE公司的APSL協議的基礎上能自由地對Darwin streaming server進行修改，公布和。所以本方案直接采用蘋果公司的Darwin streaming server。獲取源碼包后采用面向MIPS處理器的GCC編譯工具編譯后即可使用。
2.3 Web管理模塊
視音頻點播服務模塊只實現了SNMC的基本功能，SNMC還需要提供用戶管理(包括分別對點播用戶，文件管理用戶的權限以及密碼進行管理等)，多媒體文件管理(包括對文件進行上傳／下載，歸類等操作)，系統管理(包括時間設置，網絡設置，磁盤管理等)等功能。在SNMC中采用Web來實現這些管理功能，其框圖如圖4所示。
SNMC中的Web管理模塊的實現主要基于CGI接口，采用PERL編寫的相應的腳本，運行在輕量級的Web服務器程序THTTPD上，具有消耗系統資源少，便于配置使用的特點。
【關鍵詞】 SIP 融合通信客戶端 軟件體系架構
一、引言
目前，現代電力企業員工日常辦公活動中，溝通交流越來越重要。而隨著技術的發展，利用先進的技術打破當前通信手段（如電話、短信、電子郵件和多媒體會議等）中以設備和網絡為中心的限制，實現只要通過最常使用的通信工具和應用，就可以便捷高效地與上級、同事、客戶及合作伙伴保持聯系，這是人們一直以來期望的目標，而移動性和統一通信的結合可以達成這個目標。本文將結合移動設備自有的特性，討論統一通信移動終端的融合技術。
二、融合通信移動終端設計架構
2.1 融合通信移動終端概述
融合通信通常是指把計算機技術與傳統通信技術融合一體的新通信模式，融合計算機網絡與傳統通信網絡在一個網絡平臺上，實現電話、傳真、數據傳輸、音視頻會議、呼叫中心、即時通信等眾多應用服務。隨著移動互聯的快速發展，特別是是近幾年iPhone、Android等智能手機的快速普及，越來越多的移動設備開始進入企業IT環境當中。
2.2 融合通信移動終端面臨的問題
融合通信移動終端設計的目標是要實現在任何地方、利用任何設備，與任何通信實體進行跨平臺、跨地域、跨設備的透明通信，且能夠保證網絡安全通暢，這使得客戶端設計面臨以下的主要問題：（1）統一通信平臺的多樣化，如市場上擁有成熟統一通信產品的就有思科、華為、中興、西門子、微軟、IBM等等，如何保證客戶端都能夠和這些廠商產品兼容；（2）終端系統種類和運行環境多樣化，如市面常見的就有iOS、Android和Windows Phone等；（3）移動網絡多樣性和復雜性，而企業出于安全性考慮，使得移動客戶端接入需要考慮的問題變得復雜化；（4）業務功能的可靠性。如語音、視頻等實時性業務對IP承載網的網絡質量要求很高，而移動設備的網絡一般都沒有達到這么高的帶寬，如何保證音頻/視頻業務質量。
2.3 融合通信移動終端總體架構
2.3.1 功能架構
結合融合通信的功能要求和所面臨的問題，我們設計的功能框架圖如圖1所示：
移動終端：融合通信平臺的用戶側最終呈現的應用。該客戶端安裝在企業工作人員或者顧客的手機上。
管道側：用來為平臺側與終端側傳輸數據。
服務端：平臺側依據SOA框架搭建，包括框架管理界面、邏輯處理層、接口層和數據層。平臺側為終端上的服務能力提供支持，其服務能力能夠利用接口進行添加和擴展。
2.3.2 設計體系架構
為了解決移動終端開發所面臨的問題，我們提出了基于中間件的開發模式，即把所有除實時音視頻業務外的所有其他業務統一封裝整合（如基于SOAP協議的Webservice），而對于實時性的音視頻業務，采用通用的SIP協議和RTP/RTSP協議結合的方式處理。結構圖如圖 2所示：
實現原理：（1）所有非實時音視頻業務全部通過中間件適配形成統一的WebService接口提供給客戶端；這樣可解決多種統一通信平臺接入、多種業務系統接入的問題；所有協議使用Https協議進行傳輸，內容通過3DES加密和GZIP壓縮，保證傳輸的安全性；（2）而所有實時音視頻業務則通過SIP會話進行控制，具體協商通過SDP實現，所有業務添加對Qos質量控制支持，確保業務功能的可靠性；（3）實時音視頻業務會話協商完成后，音視頻數據流通過RTP/SRTP協議直接與統一通信對應的音視頻服務器進行對接，確保通用性。
三、移動終端統一通信融合的關鍵技術
3.1 SIP協議
SIP由IETF RFC定義，用于多方多媒體通信。按照IETFRFC2543的定義，SIP是一個基于文本的應用層控制協議，獨立于底層傳輸協議TCP/UDP/SCTP，用于建立、修改和終止IP網上的雙方或多方多媒體會話。SIP協議借鑒了HTTP、SMTP等協議，支持、重定向及登記定位用戶等功能，支持用戶移動。通過與RTP/RTCP、SDP、RTSP等協議及DNS配合，SIP支持語音、視頻、數據、E-mail、狀態、IM、聊天、游戲等。SIP協議可在TCP或UDP之上傳送，由于SIP本身具有握手機制，可首選UDP。
3.2 視頻編解碼
因為視頻內容傳輸需要消耗大量的網絡帶寬資源，采用合適的視頻編碼技術也是系統的關鍵。根據已有的編碼標準來看，能夠適合碼流在1M到2M，同時又能保證高清的圖像質量，比較好的標準有MPEG-4、 H.264、VC-1和AVS幾種。H.264屬于下一代編碼技術標準，是所有壓縮技術里面壓縮率最高的，在支持實時標清電視節目時只需要1.5Mbit/s帶寬、點播電視只需要1.2Mbit/s帶寬，其畫質就可以達到DVD效果，這顯然有利于未來通信與娛樂、有線與無線的業務開展。因此，從技術的演進來看， H.264視頻編碼標準被認為是下一階段的必然選擇。因此，本系統優先實現編碼H.264。
3.3 業務質量控制
語音、視頻等實時性業務對IP承載網的網絡質量要求很高，為了保障語音、視頻業務QoS質量，在局域網中將語音、視頻業務與OA等信息數據業務采取不同的VLAN進行隔離，要求在交換機上作配置相應QoS策略，實現對語音、視頻等實時業務媒體流優先轉發。
四、結果展示
通過以上的技術研究，搭建起一臺中間件服務器，作為與即時消息服務器、UC服務器和信息系統服務器進行數據傳輸的中間平臺，使用這些服務器提供的開發開發接口開發所需要的功能。
同時，在蘋果iOS系統上開發完成了“融合通信移動客戶端”，主要功能包括以下功能：（1）移動應用門戶：融合門戶、OA等信息系統，形成統一的移動應用門戶；（2）SSO單點登錄：為所有移動化信息系統提供統一的認證功能；（3）通訊功能：個人通訊錄、企業通訊錄、群組、短信群發、智能搜索、快速定位、點擊撥號、一號通、語音會議等業務功能；（4）即時消息：融合騰訊通即時消息功能，可與騰訊通PC版進行互通。
關鍵詞： FMS； 流媒體； 流媒體傳輸協議； RTP； RTSP； RTMP； MMS； 寬帶網絡
中圖分類號：TP37 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228(2012)07-67-02
0 引言
互聯網在過去的數十年中發生了翻天覆地的變化。在互聯網普及的早期階段，我們不得不適應數據傳輸時延引起的“World Wide Waiting”，但是，互聯網的發展速度讓我們震驚——從最初的調制解調器帶給我們數十Kbps的數據傳輸速率，到ADSL 512K、1M、2M、4M、再到3G時代的悄然來臨，移動互聯網登上舞臺，也就用了10余年的時間。人們從最初在網上玩文字MUD游戲，看簡單的文字圖片信息，到后來上QQ聊天、開立空間、建設博客，玩大型的網絡游戲，再到后來在PC上或拿著iPad看電影……。互聯網的技術發展已為我們的生活帶來了層出不窮的新鮮體驗。
與此同時，我們教育工作者關注到，教育漸漸不依賴“固定時間”、“固定地點”的模式，而隨著互聯網的發展走到了校園外。學生們只要有臺PC，能夠連接到互聯網，就可以進行學習。這就是我們所看到的遠程教育，它的出現和普及，也在對現有的教育模式進行著一場革命。
遠程教育的技術平臺隨著網絡帶寬的升級，時時在經歷著更新變化。我們曾經花費很多時間和精力去研究基于窄帶網絡的視頻數據的傳輸效率，對視頻信息壓縮算法及格式的選擇、以及對采用什么瀏覽器端視頻播放器軟件的論證和實驗等繁復的工作之后，我們又欣然看到流媒體服務器軟件的出現，世界進入了視頻的流媒體時代。
1 早期的流媒體技術及方案
Microsoft和Real，作為在當時非常重要的流媒體軟件提供商，占據著早期流媒體技術市場的大多數份額。在這里我們有必要簡單回顧一下兩款曾非常流行的視頻流媒體服務器軟件。
⑴ WMS（Windows Media Service）
WMS是當時在Windows服務器平臺上構建流媒體服務的重要選擇之一。WMS為微軟的Windows媒體播放器（Windows Media Player）提供基于MMS（Microsoft Media Server）協議的流媒體視頻點播及直播服務。MMS是一種流媒體的傳輸協議，用來訪問并流式接收Windows Media服務器中以ASF文件的URL所標識的視頻源。觀眾可以在瀏覽器中直接輸入其URL，但協議必須為MMS，即以MMS://開始。
WMS的實施需要用戶在瀏覽器端安裝并激活Windows Media Player的插件。在服務器端，需要使用Microsoft Windows Server系列服務器操作系統，這在當時Windows服務器系統占優勢的情況下是很容易被大范圍應用的。但隨著Linux主導的網絡服務器操作系統快速搶占了大部分市場份額，以及Real Player伴隨著rm、rmvb等新的視頻格式出現并成為了多數用戶視頻回放的主要選擇，很多流媒體內容者寧愿選擇跨平臺的另一套解決方案：Real Server。
⑵ Real Server
Real Server的成功是借助了其流行的視頻壓縮格式-rm、rmvb流媒體服務端軟件，它以流暢的播放效果吸引了眾多用戶。Real Server使用RTSP（Real Time Streaming Protocol）協議進行視頻數據的傳輸。它是由哥倫比亞大學、網景公司和Real Networks公司所提交的，更易于擴展、更適配于HTTP協議、更安全的流媒體傳輸協議。Real Server曾經成為很多遠程教育機構、電視臺及獨立流媒體內容商的重要選擇。
但Real Server同樣存在對用戶端插件的依賴。在Windows Media Player，Real Player及Quick Time的多年搶占市場份額的混戰中，人們急需一種更統一、更簡單，更方便的互聯網視頻播放方式。這個時候，Flash依托其廣泛安裝的Flas播放插件，作為新的視頻播放軟件競爭者，浮出了水面。
2 新的流媒體服務器軟件-FMS
Adobe公司不惜重金收購了MacroMedia，將Flash技術收入囊中。這一頗具前瞻性的戰略舉動，奠定了Adobe公司作為新的視頻流媒體技術提供商堅實的市場地位。Flash Player憑借其壟斷性的裝機率，很容易就把一種新型的視頻播放方式帶到了用戶面前，那就是在Flash Player中集成了視頻播放功能。因為互聯網用戶幾乎人人都會安裝Flash Player插件，這使嵌于網頁中的視頻播放器在很短的時間被Flash所統一，占據了90％以上的份額。
Adobe將其視頻領域的產品線視作其互聯網戰略的重頭戲，適時推出了Adobe Flash Media Server，就是我們所說的FMS。FMS與用戶端瀏覽器中的Flash Player以RTMP協議進行通信，更高效地傳輸視頻流數據及控制指令，并以眾多優點成為流媒體者的首選。其推出的新的FLV視頻格式，也很快成為網絡視頻文件的重要格式選擇。下面，我們分析一下這些集合式的優勢如何被我們應用到遠程教育系統中。
3 FMS的優勢在遠程教育系統中的應用
我們可以看到，FMS流媒體技術框架有著諸多優勢，是非常適合應用在遠程教育系統中的。
【摘要】為了提高視頻監控系統的安全性和可靠性，分析現階段的實時視頻傳輸協議，提出了一種流媒體服務器與終端播放器間心跳機
>> 一種網絡視頻監控系統的設計與實現 撥號上網環境下的一種遠程視頻監控實現方法 一種基于ARM處理器的視頻監控系統關鍵技術的實現 一種輸電線路防外破視頻監控系統設計與實現 一種基于Docker的數據中心云平臺實現方法及系統 一種基于網絡的銀行視頻監控系統的研究與設計 一種移動視頻監控及定位系統的設計 一種移動多點遠程無線視頻監控系統的設計 一種適用于視頻監控系統的快速模式選擇算法 一種基于智能圖像識別的遠程視頻監控系統 一種改進的從交通監控視頻中提取關鍵幀的方法 一種基于網絡的家用視頻監控方案 一種基于數據中心的集中監控系統的設計 一種IP網絡的視頻會議系統的開發及實現 一種基于P2P的視頻共享系統的研究與實現 一種軟件實現的音視頻通信系統 一種數字視頻廣播通用接口轉換電路的實現方法 一種新型污水泵站遠程監控系統的設計與實現 一種基于SQLite內存數據庫的監控系統設計與實現 一種網絡流量監控系統的設計與實現 常見問題解答 當前所在位置：l.
[6] 黃金雪. Socket高效網絡服務端研究[J]. 現代計算機， 2011（10）： 22-25.
[7] Stephan Wenger. H.264/AVC over IP[J]. IEEE Transactions on Circu its and System for Video Techno-logy， 2003，7（13）： 64-65.
[8] 劉焱，鐘國輝，劉玉. 基于RTSP協議的流媒體雙向認證模型的研究[J]. 計算機應用與軟件， 2009，26（8）： 83-85.
[9] Li Huaming， Tan Jindong. Heartbeat-Driven Medium-Access Control for Body Sensor Networks[J]. IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine， 2010，14（1）： 44-51.
[10] 鐘玉琢，向哲，沈洪. 流媒體和視頻服務器[M]. 北京： 清華大學出版社， 2003.
[11] 王小燕. 一種高效點播流媒體服務器的設計與實現[J]. 計算機工程與科學， 2010（2）： 118-120.
本文在引言部分闡述了流媒體技術的基礎：流媒體的一般概念及相關的概念。在正文部分介紹了流媒體技術的原理以及媒體服務器的硬件平臺。最后主要的介紹了流媒體技術了兩種教育應用：校園網視頻系統的解決方案和遠程多媒體教學方案。
關鍵字: 流媒體 流式傳輸 媒體服務器 校園網視頻系統 遠程多媒體教學系統
一、引言
在網絡上傳輸音／視頻等多媒體信息目前主要有下載和流式傳輸兩種方案。A/V文件一般都較大，所以需要的存儲容量也較大；同時由于網絡帶寬的限制，下載常常要花數分鐘甚至數小時，所以這種處理方法延遲也很大。流式傳輸時，聲音、影像或動畫等時基媒體由音視頻服務器向用戶計算機的連續、實時傳送，用戶不必等到整個文件全部下載完畢，而只需經過幾秒或十數秒的啟動延時即可進行觀看。當聲音等時基媒體在客戶機上播放時，文件的剩余部分將在后臺從服務器內繼續下載。流式不僅使啟動延時成十倍、百倍地縮短，而且不需要太大的緩存容量。流式傳輸避免了用戶必須等待整個文件全部從Internet上下載才能觀看的缺點。
流媒體指在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術的連續時基媒體，如：音頻、視頻或多媒體文件。流式媒體在播放前并不下載整個文件，只將開始部分內容存入內存，流式媒體的數據流隨時傳送隨時播放，只是在開始時有一些延遲。
在這篇文章中，主要是討論流媒體的技術基礎，以及流媒體技術在教育中的應用。
二、流媒體技術基礎
1、 流媒體技術的原理
流式傳輸的實現需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎進行斷續的異步傳輸，對一個實時A/V源或存儲的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網絡是動態變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發的數據包還有可能后到。為此，使用緩存系統來彌補延遲和抖動的影響，并保證數據包的順序正確，從而使媒體數據能連續輸出，而不會因為網絡暫時擁塞使播放出現停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因為高速緩存使用環形鏈表結構來存儲數據：通過丟棄已經播放的內容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續尚未播放的內容。
流式傳輸的過程一般是這樣的：用戶選擇某一流媒體服務后，Web瀏覽器與Web服務器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸的實時數據從原始信息中檢索出來；然后客戶機上的Web瀏覽器啟動A/VHelper程序，使用HTTP從Web服務器檢索相關參數對Helper程序初始化。這些參數可能包括目錄信息、A/V數據的編碼類型或與A/V檢索相關的服務器地址。
A/VHelper程序及A/V服務器運行實時流控制協議（RTSP），以交換A/V傳輸所需的控制信息。與CD播放機或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進、快倒、暫停及錄制等命令的方法。A/V服務器使用RTP/UDP協議將A/V數據傳輸給A/V客戶程序（一般可認為客戶程序等同于Helper程序），一旦A/V數據抵達客戶端，A/V客戶程序即可播放輸出。
需要說明的是，在流式傳輸中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協議與A/V服務器建立聯系，是為了能夠把服務器的輸出重定向到一個不同于運行A/VHelper程序所在客戶機的目的地址。實現流式傳輸一般都需要專用服務器和播放器，其基本原理如圖1所示。
圖1.流式傳輸的基本原理
2、 媒體服務器硬件平臺
視頻服務器把存儲在存儲系統中的視頻信息以視頻流的形式通過網絡接口發送給相應的客戶，響應客戶的交互請求，保證視頻流的連續輸出。視頻信息具有同步性要求，一方面必須以恒定的速率播放，否則引起畫面的抖動，如MPEG-1視頻標準要求以1.5Mb/s左右的速度播放視頻流。另一方面，在視頻流中包含的多種信號必須保持同步，如畫面的配音必須和口型相一致。另外，視頻具有數據量大的特點，一個經MPEG-1壓縮的90 min的電影，長度約為1GB，它在存儲系統上的存放方式，直接影響視頻服務器提供的交互服務，如快進和快倒等功能的實現。視頻服務器必須解決視頻流特性提出的要求。
視頻服務器的工作模式是當服務器響應客戶的視頻流后，從存儲系統讀入一部分視頻數據到對應于這個視頻流的特定的緩存中，然后此緩存中的內容送入網絡接口發送到客戶。當一個新的客戶請求視頻服務時，服務器根據系統資源的使用情況，決定是否響應此請求。系統的資源包括存儲I/O的帶寬、網絡帶寬、內存大小和CPU的使用率。
三、流媒體技術的應用
互聯網的迅猛發展和普及為流媒體業務發展提供了強大的市場動力，流媒體業務正變得日益流行。 流媒體技術廣泛用于多媒體新聞、在線直播、網絡廣告、電子商務、視頻點播、遠程教育、遠程醫療、網絡電臺、 實時視頻會議等互聯網信息服務的方方面面。流媒體技術的應用將為網絡信息交流帶來革命性的變化，對人們的工作和生活將產生深遠的影響。
一個完整的流媒體解決方案應是相關軟硬件的完美集成，它大致包括下面幾個方面的內容： 內容采集、 視音頻捕獲和壓縮編碼、內容編輯、內容存儲和播放、應用服務器內容管理及用戶管理等。
下面就介紹流媒體技術在教育上的兩個具體的應用方案。
1、 校園網視頻系統
校園網的建設隨著教育產業的興起和發展也逐漸呈現出蓬勃向上的態勢。隨著多媒體技術的不斷發展，特別是多媒體傳輸技術的突破，使網絡多媒體教學得以實現。現在已經有許多的成熟的產品可以用來組建網絡多媒體教學的解決方案。
一般一個校園網視頻系統的要求有：
（1）通過校園網實現音、視頻實況轉播、視頻預訂，制作并存儲節目。
（2）在校園網上實現VOD教學。
圖2.校園網系統方案
每個教室安裝相應的軟件及視頻卡，攝像頭，麥克風，可以把教室實時的聲音和圖象通過校園網傳到監控中心。在存儲服務器安裝SERVER軟件，可以存貯傳輸過來的實時圖象。在點播服務器安裝SERVER軟件，存儲視頻節目。
雖然現在校園網絡硬件水平和質量現在都非常高，但是，困惑也隨之而來，具體表現為以下幾個方面：
A、校園網投入大，但沒有用在教育主業上。
B、網絡僅用在辦公自動化中，投資效益低。
C、無法實現充分共享。即享受好的教育資源的學生很有限；同樣的課程需要年復一年的教授；同樣的問題需要一次次重復回答；材質差異明顯的學生按同一模式接受教育，做不到因材施教。
計算機網絡技術在教育產業中的應用現狀和由此產生的問題引起了教育界和計算機界對于計算機網絡條件下教學模式的思考。教學模式在網絡條件下最終會變化成什么樣子？目前和將來一段時間內網絡技術發展到底能導致產生哪些更富成效的教育手段，逐步推動教學模式的改變？
2、 遠程多媒體教學系統
知識經濟的時代需要人們不斷的學習新的知識、技能，才能跟上時代的步伐。學習必須轉變成一個伴隨每個人一生的過程。網上教育突破了傳統"面授"教學的局限，為求知者提供了時間分散、資源共享、地域廣闊、交互式的教學新方式，因而廣受人們觀注。
從遠程教育的定義可以看出它有下列三方面的內涵:學生與教師的分離，學生與學生的分離，利用傳播媒體和傳輸系統組織教學。從技術上講，遠程教育系統是建立在現代傳媒技術基礎上的多媒體應用系統，它通過現代的通信網絡將教師的圖象、聲音和電子教案傳送給學生，也可以根據需要將學生的圖象、聲音回送給教師，從而模擬出學校教育的授課方式；同時還可以利用現有的網絡條件建立虛擬的班級，加強學生之間的交流。
鑒于遠程教育的深遠意義，我們的遠程多媒體教學系統所要實現的功能有：實現教學課件的點播（VOD），教學直播，網絡課堂等等。
在IP網上開展遠程教學活動，需要解決兩個基本問題：音頻、視頻流信息的傳送以及它們與數據之間的同步。由于音頻、視頻信息的帶寬比較寬，不可能讓學生將所有的節目下載到本地計算機上后再播放，必須要采用先進網絡播放技術來實現邊發送邊播放。此外，由于在教學過程中教師會經常使用電子教案來輔助教學，比如用PowerPoint，而電子教案的展示與音頻、視頻流之間有嚴格的時間同步關系，這就要求在傳輸過程中我們仍然要保持它們之間的同步關系。
圖3.遠程教育網絡結構
系統的工作過程如下：輸入的視頻和音頻信號將送給MPEG4的編碼器進行編碼，編碼器輸出的節目流既可以存入存儲設備也可以直接送給MediaServer，MediaServer的主要功能是完成節目流的播出。MediaServer播出的節目有三個來源，它可能是保存在存儲設備中的ASF文件，也可以是編碼器實時傳送來的節目，它播出的節目還可以從其它的MediaServer上獲取。普通的用戶可以通過LAN或通過無線網絡接入到該系統之中。
參考文獻
[1]曹功靖，王暉，吳玲達 Real流媒體技術及其在遠程教學中的應用 計算機應用研究 2001.
關鍵詞：P2P；流媒體；流式傳輸
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)15-2pppp-0c
Abstract:Network has been changing our life.More and more people watch TV programes through network,so that people could have more choices,now.Basic on p2p stream media player software are emerge in an endless.This passage will introduce p2p stream media technology,include p2p's protocol and how to transport in real time..At last this passage will introduce in the architecture of streammedia, briefly.
Key word:P2P;Stream media;Stream transmission
1 流媒體技術
目前，在網絡上傳輸音、視頻等多媒體信息有兩種解決方案：Http (或Ftp) 以及流式傳輸(流媒體傳輸)。Http傳輸使用標準的Http協議。一般多媒體信息文件都很大，下載一個多媒體文件時間，可能比整個視頻的時間更長。這樣造成的情況很可能是：網絡帶寬不斷提高，人們下載的等待時間越來越少，但最終還是不能觀看網上現場直播。
流式傳輸時，聲音、影像或動畫等多媒體信息，由流媒體服務器向用戶計算機提供連續、實時傳送。它首先在客戶端的電腦上創建一個緩沖區，在播放前預先下載一段作為緩沖，用戶不必等到整個文件全部下載完畢，而只需經過幾秒或數十秒的啟動延時即可進行觀看。當多媒體信息在客戶端播放時，文件的剩余部分將在后臺從服務器上繼續下載。如果網絡連接速度小于播放的多媒體信息需要的速度時，播放程序就會取用先前建立的一小段緩沖區內的資料，避免播放的中斷，使得播放品質得以維持。
流式傳輸除了能夠發送已經制作完成的文件外，還可以通過采集服務器實時采集現場音、視頻，送到流媒體服務器端，實時提供給用戶。因此流媒體除了能夠更好的承擔如下載一樣的多媒體點播服務外，更能夠應用在現場直播、電視轉播、突發事件報道等多種對實時性傳輸要求較高的領域。
2 P2P技術
互聯網的本質就是要實現信息交流與資源共享，因此，它應該是自由、互動和無中心的，就是說互聯網最初的設計是無中心化。然而，當前各大網站確立了在互聯網中的中心位置，用戶端只是被動地由一個地方鏈接到另一個地方去瀏覽信息，互聯網的發展偏離了最初設想的軌道。隨著計算機等數字終端不斷普及和用戶需求的不斷增強，通過更直接的共享方式來提高溝通效率、減少資源浪費并保障信息服務安全將為信息社會帶來新一輪的發展。P2P技術的出現就打破了這種網站占據中心控制信息流動的局面。
P2P意為“點對點”、“端對端”，強調人與人之間的直接交流與溝通，是一種用于不同PC用戶之間直接交換數據或服務的技術，它打破了傳統的網站在互聯網中占據中心位置的C/S (客戶/服務器)模式，即在P2P網絡中每個節點的地位都相同，具有客戶端和服務器雙重特性，可以同時作為服務使用者和提供者，重返互聯網最初的無中心化，體現了互聯網的本質。
主要的P2P模式變化經歷了集中式、分布式和混合式3個階段。
第1代集中式P2P模式中有一個中心服務器來負責記錄共享信息以及回答對這些信息的查詢，主要缺點是：中央服務器的癱瘓容易導致整個網絡的崩潰；可靠性和安全性較低；缺乏有效的強制共享機制，資源可用性差。
第2代P2P是分布式對等網絡。其中，對等機通過與相鄰對等機之間的連接遍歷整個網絡體系，每個對等機在功能上都是相似的，沒有專門的服務器。對等機必須依靠它們所在的分布網絡來查找文件和定位其他對等機。這種無中心、純分布式系統的特點是：不再是簡單的點到點通信。而是更高效、更復雜的網絡通信，在一定程度上避免了第1代P2P服務器管理帶來的隨意性和低效率。主要缺點是：占用很多帶寬，花費時間長，容易導致網絡擁塞，網絡的可擴展性不好，安全性不高，易遭受惡意攻擊。
第3代混合P2P 模式結合了集中式P2P 模式和分布式P2P模式的優點。在設計思想和處理能力上都得到優化。克服了集中式模式容易遭到直接攻擊和分布式P2P缺乏快速搜索和可擴展性的缺點。在分布式模式基礎上，將用戶節點按能力進行分類，使某些節點擔任特殊的任務。其速度要比純P2P模式快得多。
3 基于p2p平臺的流媒體技術
P2P 流媒體播放系統原理是：多個媒體服務器按同一規則：將本機上的、對應播放系統中同一個節目的媒體文件分塊成很多個數據包播發；媒體播放器多點下載這些數據包重組成實時節目流。 通俗地說，多個服務器同時為一個客戶服務：平攤到每個服務器上的負擔減輕了，客戶得到的服務質量也提高了。
3.1 流媒體的傳輸協議
大家在觀看網上視頻時， 一般都會注意到這些文件的連接都不是用Http (或Ftp )開頭，而是一些rtsp 或者mm s開頭的東西。為什么呢？實際上，這些和http、ftp一樣, 都是數據在網絡上傳輸的協議，只是它們是專門用來傳輸流式媒體的協議而已。下面，讓我們來看一下現在使用的主要的流媒體協議：
實時流協議RTSP（real-time streaming protocol）該協議定義了一對多應用程序如何有效地通過ip網絡傳送多媒體數據。(下圖是播放軟件“影音風波”中對播放流媒體的設置)
MMS (Microsoft Media Server protocol) , 這是微軟的流媒體服務器協議,MMS 是連接Windows Media單播服務的默認方法。
實時傳輸協議RTP（real-time transport protocol）是用于internet上針對多媒體數據流的一種傳輸協議。rtp被定義為在一對一或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時間信息和實現流同步。rtp通常使用udp來傳送數據，但也可以在tcp協議之上工作。
實時傳輸控制協議RTCP（real-time transport control protocol）和rtp一起提供流量控制和擁塞控制服務。在rtp會話期間，各參與者周期性地傳送rtcp包。rtcp包中含有已發送的數據包的數量、丟失的數據包的數量等統計資料，因此，服務器可以利用這些信息動態地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。rtp和rtcp配合使用，它們能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，因而特別適合傳送網上的實時數據。
3.2 P2P 流媒體實時傳送的原理
比如說我們在收看一個p2p 流媒體軟件上正在播放的電視節目，這個節目信號是由服務器發出的， 服務器的信號來自于電視卡，電視卡的信號來自電視臺， 那么這里就有個問題了，如何進行數據的實時接受與實時發送呢？怎么我們就可以在網絡上看到基本同步了的電視信號呢？
首先，剛剛開始我們說過，客戶端把數據不斷接受的數據放到到緩沖區，當緩沖區滿了，下一塊數據又進來了，使得緩沖區內第一塊數據被頂出了緩沖區。最后開始被視頻程序解碼，開始播放。就這樣我們在客戶端上看到了和現場基本同步了的視頻了。
當有熱門節目時，觀看的用戶必然很多，那么，P2P 流媒體是如何實現觀看人數眾多而不卡、觀看人數越多速度越快的呢？
在傳統C/S 模式的流媒體服務系統中， 服務器S 若要同時為A、B、C 三個客戶提供相同的媒體流，則服務器S 要發送3份相同的數據，最極端的情況就是A、B、C 處于同一個子網內，3份數據的路由路徑相同，這造成服務器和網絡帶寬的極大浪費。P2P網絡可以不通過服務器而在兩節點間直接傳遞數據的特點就促使我們設想，如果讓A緩存收到的數據，然后提供給B 和C 使用，則服務器S 只需向A發送一份數據就可以使A、B、C 都能得到服務。顯然, C/S 模式只使用服務器的資源為客戶提供服務，因此服務質量和容量受到服務器性能和服務器端網絡帶寬的限制。而引入P2P后，不僅可以使用服務器的資源，而且可以充分利用客戶計算機的資源，客戶在享受流媒體節目的同時，也在利用自身計算機的資源為其他客戶提供服務。整個系統的計算和網絡資源隨客戶數的增多而增多。
理論上，基于P2P的流媒體服務系統的客戶數可以達到無限大，而且在建立系統時不用增加服務器和網絡設施。通過上面的分析可知，基于P2P 的流媒體服務系統并不改變現有的流媒體服務架構, 只是在現有系統的基礎上，改變傳統模式下的服務方式和數據傳輸路徑，使請求同一媒體流的客戶端組成一個P2P網絡，使服務器只須向這個P2P 網絡中的少數節點發送數據，而這些節點可以把得到的數據共享給其余的節點。
3.3 P2P 流媒體網絡模型
流媒體服務系統中的P2P在其組織上有別于一般的P2P下載。我們把它組織成樹型結構，稱為多播樹，服務器是樹的根，樹的第一層節點直接從服務器獲取數據，樹的第二層節點從第一層節點那里獲取數據，依次類推。多播樹可以在節點的不斷加入過程中建立起來。由于多播樹中一般的節點的服務能力有限，其所帶的子節點不能太多，一般為幾個，另外因流媒體對時延的要求較高，所以節點與服務器之間的路徑不能太長，否則流的時延太大，即樹的高度受限。因此，服務器需要維護一些信息, 如當前樹中哪些是非飽和(指有剩余帶寬資源，可以接納新節點) 節點，這些節點的IP 地址等信息。下面描述節點加入時建立多播樹的算法。如圖當新節點P 加入時，步驟如下：
(1)P向服務器S提出請求，如圖步驟①。
(2)服務器S接受請求后，根據自己保存的信息，選擇與P 物理拓撲接近的非飽和節點的集合I發送給P，如圖步驟②。
(3)P從中選擇一個與自己連接狀況好的節點，如圖步驟③，P選擇P3。
(4)P向P3直接請求連接，P3同意后開始向P發送數據。P 加入多播樹。如圖步驟④。
(5)P3向服務器S 要求更新信息，P3連接數加1，如圖步驟⑤。
(6)P向服務器S 要求更新信息，P可以向其它節點提供服務了，如圖步驟⑥。
由于P2P 網絡中的節點的行為具有Ad2hoc 性質，一個節點可以隨時退出某節目的觀看而導致不能再為其它節點提供服務。如何保證一個節點的退出不影響其它節點用戶的收呢? 一種方法是采用重定向機制。假設退出的節點向其父節點注銷，并向所有節點轉發重定向(Redirect) 消息， 重定向的目的為父節點或服務器S。若節點失效(掉電等原因)， 則子節點需重新向服務器發起加入請求。這種方式的最大問題是一旦父節點失效，其子節點將成為孤兒節點，需向服務器重新發起加入請求過程，從而可能導致服務服務中斷的時間太長。
另一種方法是可以采用冗余數據鏈路，就是某節點加入多播樹后，通過在樹中傳播查詢消息，找到一個備用的父節點，一旦當前的父節點退出或失效，可以迅速通過備用父節點傳輸數據。但這種方法要求多播樹中每個節點要經常性的在樹中傳播查詢消息，以維持一個有效的父節點。
參考文獻：
[1]SH IRKY C. What is P2P andWhat Isn't[C].O'Reilly's E2 merging Technology Conference,May 13216,2002.
[2]劉亞杰,竇文華.一種P2P 環境下的VoD流媒體服務體系[J].軟件學報,2006,50 (4):36-240.
[3]Gadde s,Chase J,RabinoichM. W eb Cach ing and Content D istribution: a V iew from the Interior[J].Computer Com2
munications,2000,24(2):222-231.
【關鍵詞】現代遠程教育;流媒體技術;多媒體數據;協議
【Abstract】Along with Internet education of thorough development， big data quantity multimedia the teaching resources is on the net of deliver to seem to be more and more importance with have to， how application new technique is network education resources construction and application service have become the topic pay attention to by people.This text elaborated to flow medium technique of foundation， flow medium system of constitute， flow the main technique project of medium and flow the resources development of the medium teaching and flow a medium technique in modern long range education of application way， with period to medium technique at modern long range education of application make some first step study.
【Key words】Modern long range education;Flow a medium technique;Multimedia data; Agreement
多媒體與網絡技術的迅猛發展對Internet產生了極大影響，教育、商務、娛樂已成為網絡近期增長最快的三大應用領域。基于Internet的現代遠程教育，即在教育領域建立互聯網平臺，學生通過網絡進行學習的一種全新的教育方式。然而，當前的遠程教育資源建設卻依然存在一對矛盾。一方面是網上多媒體教學資源嚴重匱乏，另一方面是眾多的多媒體教學資源無法上網，究其原因可以歸結為網絡帶寬始終有限。面對有限的帶寬，實現遠程教育視頻、音頻、動畫、多媒體課件和網絡課程傳輸的最佳解決方案就是流媒體技術的應用。
1.流媒體的基本特征與結構
1.1流媒體的基本概念。
流媒體(Streaming Media)是一種可以使音頻、視頻和其它多媒體在Internet及Intranet上以實時的、無需下載等待的方式進行播放的技術。一般來說，流媒體包含廣義和狹義兩種含義。廣義上的流媒體是使音頻和視頻形成穩定和連續的傳輸流和回放流的一系列技術、方法和協議的總稱，我們習慣上稱之為流媒體系統。狹義上的流媒體是相對于傳統的下載--回放(Download Playback)方式而言的一種媒體格式，能從Internet上獲取音頻和視頻等連續的多媒體流，客戶可以邊接收邊播放，使延時顯著縮短。
1.2流媒體的基本特點。
流媒體文件格式是支持采用流媒體傳輸及播放的媒體格式。流媒體傳輸方式是將動畫、視音頻等多媒體文件經過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由視頻服務器向用戶計算機連續地、實時地傳送信息。在采用流媒體傳輸方式的系統中，用戶不必像常規視頻文件播放那樣等到整個文件全部下載完畢后才能看到其中的內容，而只需經過幾秒或幾十秒的啟動延時即可在用戶計算機上利用相應的播放器或其它的硬件、軟件對壓縮的動畫、視音頻等流媒體多媒體文件解壓后進行播放和觀看，多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務器內繼續下載。與傳統的下載--回放方式相比，這種邊下載邊播放的流媒體傳輸方式具有以下突出的優點:
--啟動延時大幅度地縮短 用戶不用等待所有內容下載到本地才開始瀏覽，而是采取一邊下載一邊播放的策略，所以大幅度縮短了等待時間。
--對系統緩存容量的需求明顯降低 雖然流媒體傳輸仍需要緩存，但由于不需要把所有內容全都下載到緩存中，因此對緩存的要求大大降低。
--以特定的實時傳輸協議 采用了RTSP等協議，更加適合動畫、視音頻在網上的實時傳輸。
1.3流媒體系統的基本結構。
流媒體系統由以下六個方面構成:
①前端編碼壓縮工具包:用于創建、捕捉和編輯多媒體數據，形成流媒體數據格式。
②流媒體數據:流媒體數據實體。
③流媒體服務器:存放和控制流媒體數據的硬件及軟件平臺。
④傳輸網絡:適合多媒體傳輸協議甚至是實時傳輸協議的網絡。
⑤客戶端播放器:供客戶端播放、瀏覽流媒體文件的應用程序。
⑥流媒體傳輸協議:幾種主要支持流媒體傳輸的協議有，針對多媒體數據流的實時傳輸協議RTP(Real-time Transport Protocol)、與RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務的實時傳輸控制協議RTCP(Real-time Transport Control Protocol)，以及定義了"一對多"的應用程序如何有效地通過IP網絡傳送多媒體數據的實時流式協議RTSP(Real-time Streaming Protocol)。
2.流媒體技術的主要解決方案
到目前為止，Real Networks公司的Real System、Microsoft公司的Windows Media Technology和Apple公司的Quick Time仍然是網上流媒體系統的三大主力。
2.1Real System。
Real System由媒體內容制作工具Real Producer、服務器Real Server、客戶端Real Player三部分組成。其流媒體文件包括Real Audio、Real Video、Real Presentation和Real Flash四類文件，分別用于傳送不同的文件。Real System采用Sure Stream技術，自動、持續地調整數據流的流量以適應不同的網絡帶寬，輕松在網上實現視音頻和三維動畫的回放。
Real流媒體文件采用Real Producer軟件進行制作，首先把源文件或實時輸入變為流媒體文件，再把流媒體文件傳輸到服務器上供用戶點播。
由于其成熟、穩定的技術性能，互聯網巨人--美國在線、ABC、AT&T、Sony和Time Life等公司和網上主要電臺都使用Real System向世界各地傳送實時影音媒體信息以及實時的音樂廣播。在我國，CCTV春節聯歡晚會、昆明世博會開幕式和大量的影視、音樂點播的網上直播都采用了Real System系統。
2.2Windows Media Technology
Windows Media Technology 是Microsoft提出的流媒體技術應用解決方案。目前，我國較多的高校和中小學網絡課程開發均采用這種方案。Windows Media Technology的核心是ASF(Advanced Stream Format)文件。ASF是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令、腳本等多媒體信息在內的數據格式，通過分成一個個的網絡數據包在Internet上傳輸，實現流媒體多媒體內容。因此，我們把在網絡上傳輸的內容就稱為ASF流。
Windows Media Technology由Media Tools、Media Server和Media Player等軟件構成。Media Tools是整個方案的重要組成部分，它提供了一系列的工具軟件以幫助用戶生成ASF格式的多媒體數據流。Media Tools按照功能的不同分為創建工具和編輯工具兩種:創建工具和編輯工具。創建工具主要用于生成ASF格式的多媒體流，而編輯工具主要對ASF格式的多媒體流信息進行編輯與管理。
眾多的工具形成的工具集是Windows Media Technology的一大優點，這些工具對于流媒體文件產生很大的擴展功能。由于它所獨特的各種優點，HP、TI、General Instruments等公司和組織均表示加入Microsoft的Windows Media Broadband Jumpstart Initiative方案。
2.3Apple Quick Time。
Apple公司于1991年開始Quick Time，它幾乎支持所有主流的個人計算平臺和各種格式的靜態圖像文件、視頻和動畫格式。QuickTime包括服務器QuickTime Streaming Server、帶編輯功能的播放器QuickTime Player、制作工具QuickTime 4 Pro、圖像瀏覽器PictureViewer，以及使Internet瀏覽器能夠播放QuickTime影片的QuickTime插件。QuickTime 4支持兩種類型的流:實時流和快速啟動流。目前，FOX新聞在線、FOX體育在線、BBC World、氣象頻道(Weather Channel)等機構都加入QuickTime內容供應商行列，使用其技術制作實況轉播節目。
除了上述流媒體技術的三種主要格式外，在多媒體課件和動畫方面的流媒體技術還有Macromedia的Shockwave技術和MeataCreation公司的Meta Stream技術。
3.遠程教育中流式教學資源的開發
流媒體在傳輸過程中是分段傳送，用戶不必等待整個內容傳送完畢，就可以觀看到即時的連續的內容。但由于不同的公司發展的文件格式不同，傳送的方式也有所差異。下面是遠程教育中利用流媒體技術開發的幾種常見的流式教學資源。
3.1Real的.rm視頻資源和.ra的音頻資源。
.rm和.ra格式分別是RealNetworks公司所開發的一種流式視頻和流式音頻文件格式，主要用來在低速率的網絡上實時傳輸視、音頻信息。它可以根據不同的網絡帶寬而采用不同的壓縮比率，在數據傳輸過程中邊下載邊播放視頻影像，從而實現影像數據的實時傳送和播放。客戶端通過Real Player播放器進行播放。
3.2Microsoft的.asf視音頻資源。
Microsoft的ASF也是一種網上流媒體格式，在遠程教育中頗受歡迎。這種流媒體文件的使用與windows操作系統是分不開的，使用的播放器是Microsoft Media Player。目前Microsoft還提出了wmv等新的流媒體文件格式。
3.3Apple QuickTime的.qt動態影像資源。
.qt格式是Apple公司開發的一種音頻、視頻文件格式，用于保存音頻和視頻信息，具有較為先進的音視頻功能，得到包括Apple Mac OS、Microsoft Windows95/98/NT/2000在內的所有主流計算機操作系統的支持。其客戶端使用QuickTime player播放。
3.4Macromedia Flash的.swf動畫資源。
SWF是基于Macromedia公司Shockwave技術的流媒體動畫格式，是用Flash軟件制作的一種格式，源文件為.fla格式。由于其體積小、功能強、交互能力好、支持多個層和時間線程等特點，故越來越多地應用到網絡動畫中。SWF文件是Flash的其中一種格式，已廣泛用于Internet上，客戶端安裝Shockwave的插件即可播放。
4.流媒體技術在遠程教育的應用方式
我國現代遠程教育所面臨的問題主要表現在以下幾個方面:一是發展規劃和相應的政策、法律、法規比較薄弱;二是教學資源和網絡課程嚴重匱乏;三是教學模式陳舊落后，不能適應網絡學習的需求。
在三個方面的問題中，尤以第二個問題為最現實和迫切。資源建設雖然被列為教育部重點建設項目已多年，但仍然存在一方面網上多媒體教學資源嚴重匱乏而另一方面是眾多的多媒體教學資源無法上網的突出矛盾。我們認為，應用當前業已成熟的流媒體技術解決這一矛盾將是一個重要的方向。
在許多學校特別是高校里，現代教育技術一線的教師們對遠程教育領域資源建設作了一些嘗試，取得了較好的教學效果:
①開發視頻、音頻、動畫等多媒體教學資源，充實高校遠程教育學科多媒體教學資源庫，并開展基于網絡資源的學科協作學習試驗研究;
②用流媒體技術制作遠程教育視頻點播和音頻點播資源庫，供網絡在線點播;
③實現教學視頻、音頻在線直播;
④實現教學視頻的仿真在線直播;
⑤開發在線式多媒體交互型課件;
⑥開發各種類型的網絡課程。
流媒體技術已經成為影響Internet教育應用的重要技術之一。在學習和研究的基礎上，我們可以開發出各種適于現代遠程教育的網絡多媒體教學資源和網絡課程，進一步推動基于網絡教學資源的新型教學模式改革與發展。一旦如愿，新技術應用所帶來的現代遠程教育變革成果就會展現在我們的面前。
參考文獻
