基于流媒體的農業信息化系統的設計及內容分發的研究

摘要:為了保證廣大農民能夠獲得最新最先進的農業信息與知識，該文給出了農業信息化系統的門戶網站以及農業信息化系統總體結構的設計，該設計架構有著更好的靈活性、可擴展性并且支持多種網絡終端設備。并闡述了該系統中的內容分發網的選擇與內容分發的策略，有效的提高了訪問媒體的質量。

關鍵詞:流媒體;內容分發;農業信息化

中圖分類號:TP37 文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)33-9496-02

The Design of Agricultural Information System and the Research of CDN Based on Streaming Media

LIU Xu， LU An-jiang， HE Song

(College of Computer Science and Information， Guizhou University， Guiyang 550025，China)

Abstract: In order to promise the peasantry to get the newest and advanced agricultural information and knowledge， this paper presents the web and the overall structure of agricultural information system， which has more flexibility， scalability and support for a variety of network terminal equipment. The paper describes the select and strategy of content delivery network which improve the quality of access to the media effectively.

Key words: Streaming media; CDN; agricultural information

隨著互聯網技術和多媒體技術的不斷發展，流媒體技術的出現使得在互聯網中傳播多媒體信息成為可能。農業信息可以通過互聯網更快更有效的傳播到農民群眾身邊，成為農民群眾的好幫手。農民可以通過電腦、電視、手機等進入農業信息門戶網站點播農業技術相關視頻、瀏覽最新農業信息進行學習。這些視頻文件在網絡中的有效傳輸的方案是基于 CDN技術，使流緩存代理服務器，構建基于緩存復制的流內容分發網絡。它能夠有效的解決流媒體傳輸過程中的延遲、抖動、帶寬、丟包率等問題。

1 流媒體技術

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，它在播放前并不下載整個文件，只將開始部分內容存入內存，其他的數據流隨時傳送隨時播放，只是在開始時有一些延遲，其關鍵技術就是流式傳輸。

2 CDN工作原理

CDN的英文全稱是Content Delivery Network，即互聯網內容發布網絡。一種新型的網絡構建方式，它采用分布式緩存/復制、負載均衡、流量調度和客戶端重定向等技術，設立若干分支節點，盡量將用戶請求的內容緩存到距離用戶“最后一公里”的邊緣節點上，用戶可以在“最近”的位置快速訪問到所需的內容，大大提高了終端用戶的訪問速度和服務質量;從廣義的角度，CDN代表了一種基于質量與秩序的網絡服務模式。內容發布網是一個經策略性部署的整體系統，包括分布式存儲、負載均衡、網絡請求的重定向和內容管理4個要件，而內容管理和全局的網絡流量管理(traffic management)是CDN的核心所在[1]。

3 農業信息化系統的設計及內容分發的研究

3.1 農業信息化平臺架構

該門戶網站主要是關注的是“農業、農村、農民”，其主要內容(見圖1)都是與農民群眾相關系、農民群眾關心的。其中信息的提供主要以流媒體的方式提供，能夠進行收看實時新聞、了解市場動態、進行視頻教學等。農民可以通過點播視頻學習到最新的養殖、種植等先進技術，這樣可以新技術更快更直觀更有效的在農民群眾中普及，這樣可以減少人力物力，又能更好的提高農民的知識水平。

3.2 農業信息服務系統的總體結構

該系統中用戶的終端通過接入農業信息門戶網站瀏覽信息，當查詢到用戶想要的多媒體信息時進行瀏覽、點播或下載，用戶的請求經過綜合業務管理子系統的認證和處理后交給流媒體內容分發服務子系統，內容分發服務子系統接受請求后將流媒體信息發往申請該信息的用戶，三個子系統之間通過網絡進行連接通信，而移動終端則需經過移動通訊網絡通過專用設備接入到IP網絡，其他用戶終端則直接接入到IP網絡中。該系統中運用了多種連接方式，農民可通過電腦、電視、手機全方位的獲得農業信息，政府部門也可以通過農業信息門戶網站將信息發布到網上，使得農民能夠及時的了解最新資訊，這樣即能增加政府與農民之間的互動，又能給互相帶來極大的方便。

3.3 系統內容分發網的選擇與內容分發的策略

3.3.1 內容分發

構建一個覆蓋該地區的流媒體內容發布網，我們選擇了一種基于CDN的移動流媒體內容分發網絡MSM-CDN。它是一種覆蓋在現有IP網絡上的復合虛擬網絡，它通過設置邊緣服務器實現端到端的媒體傳輸以及網間的媒體業務。MSM-CDN能夠提高了端到端的流媒體傳輸的性能，向大規模移動用戶提供流媒體傳輸業務，是實現移動流媒體技術的基礎，它具有資源利用率高及時間延遲小等優點[2]。

該系統中CDN子系統的設計目標是通過將媒體內容緩存于離用戶較近的緩存代理服務器以提高客戶端的訪問質量，同時減輕流媒體對骨干網絡上帶寬的消耗(傳輸成本)。對于Internet網絡中的流媒體內容發布，可以使用基于內容訪問量的策略來進行流媒體內容的發布。內容訪問量存在兩種情況:絕對內容訪問量和相對內容訪問量。對于絕對內容訪問量，即在某一定長的時間內，若某個內容的訪問量大于門限值則將該內容分發到所有節點緩存服務器中，否則不予分發。對于相對內容訪問量，若兩個相同的時間段內，對某個流媒體內容的訪問量存在一個增量△V，當△V大于門限值△M且大于0時，表明該內容在此時不僅受歡迎的程度有所提高而且受歡迎的程度提高的很快，此時，將內容對所有節點的緩存服務器進行分發[3]。

3.3.2 分發策略

農業信息要求信息報道的及時性，預測性，區域性。根據農業信息發布的特點給出流媒體內容分發策略:

首先由內容分發模塊控制信息中心內容服務器向不同的地域分發與該地區相關的農業流媒體信息內容，地域級CDN節點獲得的節目內容再下分到邊緣緩存服務器中，所有這些信息的初始訪問記錄為0。這樣，與該地區有關的流媒體內容例如農情動態、價格行情、供求關系等多媒體內容就被分配在各個不同地域的節點上了。在移動流媒體內容分發網絡MSM-CDN中，根據內容訪問量的大小，來考慮刪除邊緣服務器上緩存的流媒體內容以釋放被流媒體內容占用的邊緣緩存服務器的存儲空間。

由于訪問記錄為0的流媒體內容可能存在兩種情況:即剛剛分發下來的內容和已經分發了很長時間的內容。對于分發時間小于定長時間T且訪問記錄為0的內容，先不予刪除。對于抽過一定長的時間T之后，訪問記錄始終為0的內容，直接將其刪除。而訪問記錄不為0的內容，在經過了某個定長時間之后，我們采取下面的基于內容絕對訪問量 V 的邊緣緩存服務器容量保留策略來篩選服務器中的內容。

設在CDN一個網絡中，有N個邊緣緩存服務器，分別為edge cache1， edge cache2…edge cacheN，每個邊緣緩存服務器上有N (i)，i=1，…i=N個內容，且均不相同。

對于edge cache1上的內容C1，在時間間隔T內有V1個用戶訪問它(不計重復訪問次數)，內容C1的絕對訪問量V=V1，這時 C1的訪問度VD= V=V1 ，設絕對訪問量門限值為M(判斷是否刪除邊緣緩存服務器中的內容)，若內容C1訪問度小于M值則說明該內容不被關注，我們就將該內容刪除并分發新的內容，反之則保留該內容。對于其他邊緣緩存服務器也采取同樣措施。其中T、M的值要根據網絡狀態、該地上網總的用戶數以及用戶的訪問頻率來決定。

4 結束語

本文介紹了流媒體技術以及CDN 技術，并建立了農業信息化平臺及總體架構，將內容分發機制引入到移動流媒體、IPTV 系統中， 形成以CDN為可靠的內容核心，探討了系統中內容分發的策略，有效提升CDN服務能力，使用戶訪問媒體的質量得到了極大的提高，能夠通過更多途徑、更快捷的獲得農業方面相關信息。希望通過互聯網中的各種技術使得我國農業技術能夠更快的在農民群眾中普及，提升農民群眾的農業知識和水平。

參考文獻:

[1] 廖利，陳瑩.CDN技術在流媒體中的應用[J].福建電腦，2007(8).

[2] 楊波.流媒體系統的關鍵技術研究[D].北京郵電大學，2006.

[3] 王樟，柳健，楊瑞娟.CDN 網絡中的內容分發策略研究[J].中國數據通信，2004，6(2):13216.

[4] 胡偉莉，黃華文.基于P2P流媒體的遠程網絡繼續教育系統的研究[J].武漢理工大學學報:信息與管理工程版，2007.