視頻點(diǎn)播技術(shù)在農(nóng)村信息化建設(shè)中的應(yīng)用

視頻點(diǎn)播技術(shù)在農(nóng)村信息化建設(shè)中的應(yīng)用

曾慧敏 湖南交通工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 421001

在社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，農(nóng)村信息化建設(shè)既是推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容，也是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展的必然要求。視頻點(diǎn)播系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)或電視機(jī)作為顯示設(shè)備，通過寬帶I P網(wǎng)絡(luò)為廣大農(nóng)村用戶、企業(yè)用戶提供高質(zhì)量的點(diǎn)播、直播、電視上網(wǎng)、電子節(jié)目單（E P G）[1]、電子郵件收發(fā)等多種服務(wù)。廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)科技培訓(xùn)、市場信息發(fā)布、衛(wèi)生防疫、農(nóng)村剩余勞動(dòng)力教育培訓(xùn)、法制教育、黨員培訓(xùn)、文化娛樂等諸多領(lǐng)域，為科技下鄉(xiāng)服務(wù)提供了一種新的行之有效的途徑，對我國農(nóng)村信息化建設(shè)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 我國農(nóng)村信息化建設(shè)的內(nèi)涵及現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村信息化建設(shè)的內(nèi)涵

農(nóng)村信息化是指通過加強(qiáng)農(nóng)村廣播電視網(wǎng)、電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)等信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，充分開發(fā)和利用信息資源，構(gòu)建信息服務(wù)體系，促進(jìn)信息交流和知識(shí)共享，使現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)村生產(chǎn)經(jīng)營、公共服務(wù)、政務(wù)管理及生活消費(fèi)等各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)普及應(yīng)用的程度和過程[2]。農(nóng)村信息化的內(nèi)容十分豐富，主要包括農(nóng)村行業(yè)信息化、行政管理信息化、生活消費(fèi)信息化、社會(huì)資源信息化等。不同歷史發(fā)展階段，農(nóng)村信息化的內(nèi)涵不同，目前的主要任務(wù)是促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展[3]。由此可見，加快推進(jìn)農(nóng)村信息化建設(shè)，是覆蓋我國現(xiàn)代化建設(shè)全局的戰(zhàn)略舉措，是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、全面建設(shè)小康社會(huì)、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的迫切需要，也是推動(dòng)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的必然選擇。

1.2 我國農(nóng)村信息化建設(shè)現(xiàn)狀

我國農(nóng)村信息化建設(shè)起步較晚，但發(fā)展迅速。各部委先后啟動(dòng)和推進(jìn)了農(nóng)村信息化工程，如農(nóng)業(yè)部的“金農(nóng)”工程、商務(wù)部的“信福工程”和科技部的“星火計(jì)劃”等[4]。經(jīng)過幾年的不懈探索，在基礎(chǔ)設(shè)施方面，全國99.6%的行政村和91.7%的自然村已開通電話線路，除西藏、甘肅、青海外，其他省份均已實(shí)現(xiàn)“鄉(xiāng)鄉(xiāng)能上網(wǎng)”[3]。這些都為視頻點(diǎn)播技術(shù)在農(nóng)村信息化建設(shè)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2 視頻點(diǎn)播技術(shù)

視頻點(diǎn)播技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電視技術(shù)和數(shù)字壓縮技術(shù)而新起的一門綜合性技術(shù)。視頻點(diǎn)播(VOD，Video on Demand)，作為一種交互式多媒體通信業(yè)務(wù)，改變了人們傳統(tǒng)的被動(dòng)地收看電視的方式，滿足了人們“想看什么就看什么，想什么時(shí)候看就什么時(shí)候看”的愿望[5]。農(nóng)民朋友通過它可以足不出戶，就獲取影視節(jié)目、農(nóng)資價(jià)格、科技服務(wù)、農(nóng)業(yè)天氣等服務(wù)信息。目前，視頻點(diǎn)播系統(tǒng)有兩種比較流行的服務(wù)模式:集中式服務(wù)模式與分布式服務(wù)模式。

圖1 集中式內(nèi)容服務(wù)模式

2.1 集中式服務(wù)模式

當(dāng)前，大多數(shù)VOD系統(tǒng)采用的是集中式服務(wù)模式，在這種模式下，由數(shù)據(jù)中心的視頻服務(wù)器集中為所有用戶提供服務(wù)，如圖1所示。這一模式最突出的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)和管理簡單，在用戶數(shù)量不多的小規(guī)模應(yīng)用上有一定的優(yōu)勢。但是集中式的結(jié)構(gòu)也限制了其擴(kuò)展性，受到網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)器性能等影響，所能提供的并發(fā)流有一定的上限，無法適應(yīng)大規(guī)模的應(yīng)用。在業(yè)務(wù)運(yùn)作、服務(wù)質(zhì)量上都有許多問題，嚴(yán)重限制了寬帶流媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展。

2.2 分布式服務(wù)模式

圖2 分布式內(nèi)容傳送模式

圖3 農(nóng)村視頻點(diǎn)播系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

分布式服務(wù)模式包括中心機(jī)群和若干個(gè)邊緣服務(wù)器兩部分，中心機(jī)群負(fù)責(zé)內(nèi)容的統(tǒng)一管理、維護(hù)和運(yùn)營，邊緣服務(wù)器負(fù)責(zé)就近為用戶提供內(nèi)容。通過分發(fā)策略將數(shù)據(jù)中心的視頻數(shù)據(jù)預(yù)先發(fā)布到與用戶最近的邊緣服務(wù)器上，就近為用戶服務(wù)，最大限度地消除網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)質(zhì)量的影響，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，從而保證Q o S（Quality of Service），其模型如圖2所示。

3 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)在農(nóng)村信息化建設(shè)中的應(yīng)用

由于我國農(nóng)村地域遼闊，信息化服務(wù)的面廣量大，而農(nóng)村基層信息服務(wù)人員往往存在技術(shù)跟不上，內(nèi)容更新慢，維護(hù)難的問題。而分布式模式由中心媒體服務(wù)器統(tǒng)一調(diào)度、負(fù)載均衡，將內(nèi)容分發(fā)到邊緣，合理分配網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)省了骨干網(wǎng)絡(luò)帶寬，降低了網(wǎng)絡(luò)擁塞與時(shí)延，同時(shí)也大大降低了層層建站、層層維護(hù)的成本和人力，避免了重復(fù)建設(shè)。因此本系統(tǒng)依托現(xiàn)有寬帶網(wǎng)絡(luò)，采用基于Web的分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)分為節(jié)目采編系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、客戶端系統(tǒng)共四大部分，通過Internet與VOD控制中心和其他的子控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，操作界面采用統(tǒng)一的W e b界面。其中服務(wù)器系統(tǒng)按模塊的物理部署又可分為一級平臺(tái)和二級平臺(tái)，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.1 節(jié)目采編系統(tǒng)

該系統(tǒng)由節(jié)目錄入工作站和視頻輸入設(shè)備組成，主要完成視頻節(jié)目的編輯及制作，并將各種形式的片源通過壓縮存儲(chǔ)到中心流媒體服務(wù)器的節(jié)目庫中。節(jié)目源可來自VCD影碟機(jī)、DVD影碟機(jī)、磁帶錄像機(jī)和其他標(biāo)準(zhǔn)A V信號(hào)輸出設(shè)備。所有的視頻資料及多媒體課件全部放置在中心流媒體服務(wù)器上，通過VOD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播。

3.2 服務(wù)器系統(tǒng)

根據(jù)分布式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，服務(wù)器系統(tǒng)分為一級平臺(tái)和二級平臺(tái)。一級平臺(tái)包括門戶服務(wù)器、中心流媒體服務(wù)器、信息采集服務(wù)器、圖文信息服務(wù)器；二級平臺(tái)包括邊緣流媒體服務(wù)器和直播服務(wù)器。

3.2.1 一級平臺(tái)

（1）門戶服務(wù)器P S（P o r t a l Server）

門戶服務(wù)器主要負(fù)責(zé)機(jī)頂盒用戶接入、身份驗(yàn)證、用戶界面管理和服務(wù)器訪問策略定義等功能，采用RAID1磁盤鏡像技術(shù)，充分保證了用戶數(shù)據(jù)的安全性。當(dāng)用戶點(diǎn)播某個(gè)節(jié)目時(shí)，門戶服務(wù)器會(huì)依據(jù)訪問策略表自動(dòng)指定其對應(yīng)的邊緣流媒體服務(wù)器為其提供點(diǎn)播服務(wù)。

（2）中心流媒體服務(wù)器C M S（Center Media Server）

中心流媒體服務(wù)器包含節(jié)目庫系統(tǒng)和節(jié)目分發(fā)系統(tǒng)，具有節(jié)目存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)、視頻服務(wù)等功能。并配備有磁盤陣列柜系統(tǒng)，能滿足較長一段時(shí)間的節(jié)目存儲(chǔ)和分發(fā)需要。其節(jié)目分發(fā)功能受控于節(jié)目分發(fā)系統(tǒng)，由節(jié)目分發(fā)系統(tǒng)協(xié)調(diào)中心流媒體服務(wù)器向邊緣媒體服務(wù)器提供圖文信息、視頻節(jié)目等內(nèi)容資源。

（3）信息采集服務(wù)器IAS（Information Acquisition Server）

信息采集服務(wù)器采用Linux操作系統(tǒng)和Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩籼峁╈`活高效的信息采集服務(wù)。例如可以分時(shí)段統(tǒng)計(jì)最高點(diǎn)播次數(shù)；統(tǒng)計(jì)用戶的收費(fèi)情況和分月統(tǒng)計(jì)總收入等。

（4）圖文信息服務(wù)器CIS（Chart Information Server）

圖文信息服務(wù)器包含電視版圖文信息網(wǎng)站和格式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)兩部分，主要提供豐富的圖文信息內(nèi)容，適合于機(jī)頂盒用戶使用的電視版網(wǎng)站；通過格式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將大量的農(nóng)業(yè)網(wǎng)站進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，更易于機(jī)頂盒用戶瀏覽，最大限度的達(dá)到資源共享。

3.2.2 二級平臺(tái)

（1）邊緣流媒體服務(wù)器E M S（Edge Media Server）

邊緣媒體服務(wù)器主要提供點(diǎn)播服務(wù)，它受控于用戶管理服務(wù)器，由用戶管理服務(wù)器指定它給終提端供視頻流服務(wù)。

（2）直播服務(wù)器L S（L i v i n g broadcast Server）

節(jié)目直播系統(tǒng)采用單播的方式實(shí)現(xiàn)直播以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，單臺(tái)直播服務(wù)器可以同時(shí)向500個(gè)終端接收站點(diǎn)提供直播服務(wù)。

3.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳輸從服務(wù)器到用戶的媒體流和控制流。包括具有交換功能的主干網(wǎng)絡(luò)和寬帶接入網(wǎng)絡(luò)兩部分，由VOD業(yè)務(wù)接入點(diǎn)的設(shè)備將這兩部分連接起來。業(yè)務(wù)接入點(diǎn)主要完成按用戶指令建立一條視頻服務(wù)器到用戶的寬帶通道。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)負(fù)責(zé)視頻信息流的實(shí)時(shí)傳輸，所以是影響連續(xù)媒體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)性能極為關(guān)鍵的部分[6]。同時(shí)，VOD系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部分投資巨大，故而在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮當(dāng)前的媒體應(yīng)用對高帶寬的需求，而且還要考慮將來發(fā)展的需要和向后的兼容性。

3.4 客戶端系統(tǒng)

客戶端最基本的功能是將通過網(wǎng)絡(luò)接收到的視頻數(shù)據(jù)緩存在本地，對所收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行整理，對壓縮的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并通過顯示設(shè)備播放出來。同時(shí)客戶端還需向服務(wù)器傳送用戶在視頻播放過程中的操作，如快進(jìn)、暫停等，由服務(wù)器對傳輸狀態(tài)進(jìn)行控制。另外，在接收視頻數(shù)據(jù)過程中，客戶端還要持續(xù)地向服務(wù)器發(fā)出反饋信息，幫助服務(wù)器對當(dāng)前的服務(wù)狀況和網(wǎng)絡(luò)傳輸狀況做出判斷。

3.5 系統(tǒng)特點(diǎn)與優(yōu)勢

（1）全局負(fù)載均衡，穩(wěn)定性好

該系統(tǒng)可做到全局負(fù)載均衡，當(dāng)系統(tǒng)的門戶服務(wù)器PS接收到用戶的請求消息后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)邊緣流媒體服務(wù)器EMS負(fù)載等情況按特定的算法選擇一個(gè)最優(yōu)的邊緣服務(wù)器為用戶服務(wù)。在最優(yōu)的EMS出現(xiàn)故障時(shí)，PS可將用戶請求調(diào)度到一個(gè)次優(yōu)的EMS上進(jìn)行服務(wù)，從而保證了服務(wù)的穩(wěn)定性。

（2）內(nèi)容推送邊緣，提高質(zhì)量

由于我國農(nóng)村地域廣，地形復(fù)雜，因此將內(nèi)容預(yù)先傳送到網(wǎng)絡(luò)邊緣是一種非常有效的方案，可以大大降低了影響用戶視頻質(zhì)量的三個(gè)因素:距離、擁塞、往返，從而保證用戶服務(wù)質(zhì)量。

（3）內(nèi)容集中管理，易于維護(hù)

內(nèi)容的存儲(chǔ)管理通過中心流媒體服務(wù)器CMS進(jìn)行統(tǒng)一管理，并集中存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，并負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)中內(nèi)容的分發(fā)、修改、刪除和刷新等工作，降低了農(nóng)村基層信息人員的維護(hù)和更新工作量。

（4）安全體系完善，保證安全

系統(tǒng)采用硬件防火墻和軟件防火墻技術(shù)，保證訪問安全性，具備防病毒和防入侵自動(dòng)檢測處理；采用集中的身份識(shí)別和認(rèn)證系統(tǒng)，避免非法用戶訪問；對用戶口令等敏感數(shù)據(jù)信息均采用AES加密方式，提高解密成本；Web頁面均采用加密方式存儲(chǔ)，避免以明文存儲(chǔ)時(shí)被人惡意更改；采用CGL標(biāo)準(zhǔn)的Linux操作系統(tǒng)，具備系統(tǒng)安全性。

4 結(jié)束語

目前，我國正處在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型期，不同地區(qū)、不同地域發(fā)展很不平衡。農(nóng)村的特殊性、復(fù)雜性決定了農(nóng)村信息化是一個(gè)長期而艱巨的過程，但信息化手段和成果的應(yīng)用無疑將加速這一進(jìn)程。隨著國家對農(nóng)村信息化建設(shè)的扶持和投入，視頻點(diǎn)播技術(shù)一定能讓更多的農(nóng)民朋友實(shí)現(xiàn)信息的共享，有效改善廣大農(nóng)民的生活品質(zhì)，推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)新的增長。

[1] 白 芳.網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播技術(shù)在信息資源化建設(shè)中的應(yīng)用[J].中國信息導(dǎo)報(bào).2006.5

[2] 李道亮.中國農(nóng)村信息化發(fā)展報(bào)告(2008)[J].中國信息界.2009.1∶72.

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The Application of the Video on Demand Technology in Rural Informationization Construction

Zeng HuiMin
Department of Computer,Journal Of Hunan Technical College Of Communications & Engineering, Hengyang, 421001,China

農(nóng)村信息化建設(shè)是加快建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、繁榮新農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迫切要求。視頻點(diǎn)播技術(shù)的應(yīng)用，讓廣大農(nóng)民朋友足不出戶，就能獲取科技服務(wù)、農(nóng)資信息、影視節(jié)目等服務(wù)信息。本文分析了目前兩種比較流行的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的服務(wù)模式，提出了基于Web的分布式視頻點(diǎn)播系統(tǒng)模型，并詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的實(shí)施方案及其優(yōu)勢。

視頻點(diǎn)播; 農(nóng)村信息化; VOD

The rural informatization construction is to accelerate the construction of modern agriculture, the prosperity of the new rural economic demands.The application of the video on demand technology,make many farmer friends can obtain technological service, writes information services, films, TV programmes indoors.The paper analyzes two popular video vod system at the moment, put forward video ordering system model of distributed based on Web,and discusses the implementation scheme of system and its advantages.

video on demand; fural informatization;VOD

S126

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.152

衡陽市科學(xué)技術(shù)局科技計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào):2009KS26

曾慧敏(1974-），女，湖南衡陽人，碩士，湖南交通工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系多媒體教研室主任，講師，主要研究方向?yàn)槎嗝襟w技術(shù)。