基于校園網的電視廣播系統的設計與實現

周群

（湖南涉外經濟學院 計算機科學與技術學部，湖南 長沙 410205）

基于校園網的電視廣播系統的設計與實現

周群

（湖南涉外經濟學院 計算機科學與技術學部，湖南 長沙 410205）

隨著網絡技術與視音頻編碼技術的發展，視頻、音頻點播與直播系統在高速校園網上的實現成為可能。本文通過分析現有學校電視臺、廣播臺的不足與搭建網絡電視、廣播點播與直播系統的需求，給出了系統建設的目標與具體的系統設計與實現步驟。

電視廣播；校園網；視頻點播；直播系統

隨著學校的發展與規模的擴大，為了使全校師生能夠及時了解學校的動態信息與國內、國際發展形勢，很多學校建立了自己的校內電視臺和廣播臺。但是傳統電視、廣播的傳輸、播放方式由于受播放時段與覆蓋范圍的限制，很難真正實現創建電視臺和廣播臺的目標，滿足廣大師生對信息了解的需求。而隨著網絡技術的發展和推廣，很多學校還建立了自己的校園網，它為全校師生提供了一個隨時、隨地了解和共享信息的平臺；并且隨著視頻與音頻技術的發展，視頻與音頻通過網絡高速、實時傳播成為可能。因此，依托校園網平臺，結合先進的視頻、音頻傳輸技術，可以整合學校電視臺、廣播臺與校園網，建立一個公共的電視、廣播點播與直播系統，為全校師生提供電視廣播服務。這樣不僅可以讓全校師生隨時、隨地通過網絡了解學校的實時動態信息，調閱以前的歷史視頻、音頻信息；而且可以擴大校園網的應用范圍，改變師生獲取信息的方式，激發師生體驗校園網的興趣和熱情，從而更充分地發揮校園網的功能。

一、需求分析

學校電視臺與廣播臺是學校主要的實時宣傳渠道，在學校的宣傳工作中發揮著十分重要的作用。但由于受播放時段與覆蓋范圍的限制，傳統的電視臺、廣播臺不能滿足廣大教職員工與學生對實時信息獲取的需求。具體表現在：

（1）平時電視臺與廣播臺錄制和實時播放的新聞節目和宣傳、教育節目只能通過傳統電視傳輸方式在有限的區域內播放幾次，然后就會納入到歷史資料庫中不再對外開放，甚至沒有存檔，從而無法達到更好的宣傳效果。

（2）廣播電臺的音頻節目內容只能通過廣播播放，而且很多時候屬于一次性播放，而無法進行數字化及有效地保存，這樣也就不能隨時重放，同樣達不到理想的宣傳效果。

（3）對于已經保存的大量錄像帶、錄音帶等媒體資料，以及一些經典的教育片、專題片等教育視頻資料，沒有一個有效的方法展現給全校師生，造成資源的擱置與浪費。

（4）對于很多需要直播的活動，比如學校的大型文藝晚會、專家教授講課、各種學術交流與報告、開學/畢業典禮、運動會等活動，由于參與人數與場所的限制，不能營造應有的氛圍，而且通過傳統的電視、廣播進行現場直播，也不能讓全校師生通過有效的信息獲取方式實時了解相關信息。

（5）由于電視、廣播覆蓋范圍的限制，不能讓全校師生通過電視、廣播了解校外的動態信息，并且由于校園網出口帶寬的限制，也無法讓學生通過國際互聯網上的電視、廣播服務有效地了解外部動態。

因此，如果學校電視、廣播臺通過直播的方式將有關的國內、國際電視、廣播臺通過高速的、覆蓋范圍廣泛的校園網傳送，則能夠很好地解決這些問題。所以，一個綜合的電視、廣播網絡點播和直播系統，隨時隨地為全校人員進行電視和廣播的網上服務就顯得尤為重要。

二、系統建設目標

基于校園網的電視、廣播點播與直播系統要求能夠實現學校電視和廣播節目、重大教育專題片的歷史點播和學校新聞、各類重大活動與學術活動、相關電視臺節目的同步直播與轉播服務，同時包括歷史片、經典教育影片的視頻點播服務。在已有校園網的基礎上，其主要內容為電視廣播臺的網站管理系統、視頻點播系統和視頻直播系統、音頻點播和廣播直播系統。具體內容為：

1.電視廣播臺網站管理系統

建立一套面向客戶端的網站管理系統，能夠對各類新聞、視頻、音頻節目按時、按類進行分類、公布、預告等管理。對節目相關的信息完整有效地進行展示，并可以按照各類關鍵詞，如節目名稱、發布日期、相關類型等進行搜索查詢，根據用戶的點播、收看情況進行排序。提供用戶留言系統，為系統的進一步完善和更好地為用戶服務提供交互平臺。而且根據學校不同時期的專題活動建立專題欄目，提高宣傳效果。

2.視頻點播系統

根據視頻節目的制作、發布與點播要求建立一套公共點播系統，主要功能包括：

（1）視頻制作：能夠將錄制的節目轉化成適合于網絡傳輸的流媒體文件格式。

（2）視頻發布：能夠通過FTP方式將制作的視頻文件發布到視頻點播服務器。

（3）視頻點播：結合網站管理系統為用戶提供方便、快捷、賞心悅目的點播平臺。

（4）實時服務監控：能夠實時監控服務器的工作狀態，包括系統資源占用率、流量以及帶寬占用等動態信息。能夠監控任意客戶的點播狀態，如點播賬戶名稱、帶寬占用情況、點播優先級分配、節目名稱及點播時間等各種信息。

（5）視頻文件管理：能夠對節目進行分組管理和分類別編輯制作等非常細致的管理。所帶的視頻截取工具能夠任意截取片段及畫面，也能單獨截取視頻流或者音頻流。

（6）客戶管理：能夠對用戶實施分組管理和嚴密的賬號、IP地址、流量分配與優先級等的管理。

（7）權限管理：能夠對文件夾、視頻文件以及用戶進行嚴格的權限級別限制和管理。

（8）安全管理：能夠對用戶和管理員實施周密的應用層安全認證和服務器核心認證雙重安全控制管理。

（9）系統管理：能夠對視頻廣播點播系統本身和服務器系統全方位地實施資源、流量、帶寬、碼率、性能、控制等管理。

（10）統計功能：能夠對點播的人數、點播的次數、持續時間、網絡流量、詳細點播日志、點播排行等信息進行細致準確的管理和統計查詢。

3.數字廣播系統

網絡數字廣播系統的主要特點是將音頻信號以TCP/IP協議形式在以太網上進行傳送，徹底解決傳統廣播系統存在的音質不佳、易受干擾、維護管理復雜、互動性能差等問題。通過和網絡音頻點播結合，可以實現廣播節目的點播和直播。在建設中實現了網絡廣播臺實時收聽的功能，并可以點播歷史廣播。

4.電視與廣播直播系統

電視廣播直播系統是校園網視頻、音頻服務更高層的應用，將有線電視信號、廣播音頻信號，通過視頻、音頻轉換和流媒體編碼技術，壓縮、轉換成網絡上流行的流媒體編碼格式。直播系統基于校園網高速骨干網絡，以數字化手段實現計算機局域網的高清晰電視廣播節目的采集、直播與錄制。

該系統將面向全校師生提供學校電視臺與廣播臺、全國教育電視臺的各種節目、中央臺和相關地方臺的新聞節目、學校名師講課與學術交流、學校大型活動等的同步直播，在全校師生了解學校信息的基礎上，進一步以有效的手段增進對未來教育發展趨勢的了解和對外界社會的接觸。利用該系統搭建自己的電視、廣播系統，優點在于延時低，畫面流暢，接收效果能夠得到保障，不占用網絡出口帶寬，可以控制各種節目源來屏蔽不適合學生觀看的內容。

三、系統設計與實現

視頻點播直播系統采用瀏覽器/服務器模式（B/S），通過安裝在采集工作站上的視頻采集捕捉設備將視音頻信號編碼成適合網絡傳送的流媒體信號，并通過流媒體服務器提供給用戶點播與收看。[1]當用戶使用瀏覽器訪問視頻點播的Web頁面時，通過向Web服務器發出請求，通過數據庫服務器查詢，由流媒體服務器傳送給視頻播放器一個播放地址，通過播放器接收來自服務器的流媒體文件而實現客戶端的播放，系統結構如圖所示。

下面就以一臺Windows Server 2003服務器上實現Web服務器、數據庫服務器與流媒體服務器，借助于Real公司提供的流媒體服務器軟件Helix Server建立視音頻點播與直播系統介紹其實現步驟。

在服務器操作系統安裝完成后，安裝IIS，配置Web服務器，系統網站的頁面和應用程序將安裝在這臺服務器上提供網站訪問服務。

通過安裝Microsoft SQL Server配置數據庫服務器，用來儲存視音頻數據與用戶等信息。系統網站的后臺數據信息都存儲在這臺服務器上，同時通過配置磁盤陣列用來儲存大量的視音頻文件。

然后從網上下載相關軟件并安裝、配置Helix Server，并設置HTTP的偵聽端口數值為未被占用的端口號 (如8080等)，以避免由于端口沖突而導致服務失敗，其他參數一般取默認。最后通過重啟或者“控制面板”中的“服務”選項列表，選擇啟動Helix Server服務。Helix Server提供了操作簡便的管理、維護界面。在啟動系統后，可以自如地監控服務器的使用情況，并通過操作窗口了解服務器的資源使用情況和當前的視頻流量。

所有工作完成后，在客戶端只要安裝有RealPlayer播放器，在瀏覽器中輸入“RSTP：//Real服務器的IP地址/文件夾/RM格式文件名”就可以實現視頻點播。同樣由于Helix Server同時還支持MMS協議，所以它可以支持ASF、WMV、WMA和MP3等文件的播放，因此通過MMS協議方式可以實現音頻的點播。

在已搭建的Helix Server服務器上要實現直播功能，必須安裝Real Producer。啟動Real Producer后，選擇當前直播的音頻、視頻設備，如果直播電視臺則選擇需要直播的電視頻道，并設置好流媒體文件要發送的實時視頻服務器，包括：流媒體文件名、廣播方法、服務器IP、HTTP端口以及登錄服務器的用戶名與密碼等信息，所有參數設置完成后，單擊“編碼”按鈕。[2]這個時候客戶端只要在RealPlayer播放器中輸入與點播相似的鏈接地址和對應的直播文件名，就可以收看直播了。如果需要同時直播多個視頻來源，則重復以上步驟。

四、結束語

基于Helix Server的視頻點播系統與Helix Server+ RealPlayer Producer的直播系統，具有系統實現快捷，性能穩定，管理高效、方便等優點。針對于小規模的學校，將幾臺服務器功能集中于一臺高性能的計算機上可以滿足點播與直播需求。但是在規模大、特別是跨區域的園區網上實現視音頻點播與直播，則需要單獨使用不同性能優良的計算機，以保證系統的穩定性與高效性。☉

[1]金蕾，曹茜，周恕義.用基于W indowsMedia的流媒體技術搭建校園網視頻點播系統[J].（中國）教育信息化,2003(6):38-39.

[2]盧朝暉,劉家寧.一個校園網現場直播系統的設計與實現[J].海南師范學院學報(自然科學版),2005（9）:223-225.

（編輯：楊馥紅）

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1673-8454（2010）05-0069-03