基于FMS的流媒體技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用

戚蓉

摘要： 近年來寬帶互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展推動了遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的實施和普及，在消除了網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬這個歷史性的瓶頸之后，越來越多的多媒體內(nèi)容出現(xiàn)在現(xiàn)今的遠(yuǎn)程教育平臺上。文章對基于Adobe的媒體服務(wù)產(chǎn)品——FMS (Flash MediaServer)的新一代流媒體技術(shù)框架搭建更現(xiàn)代的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的技術(shù)平臺的有關(guān)問題進行了探討。

關(guān)鍵詞： FMS； 流媒體； 流媒體傳輸協(xié)議； RTP； RTSP； RTMP； MMS； 寬帶網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP37文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228(2012)07-67-02

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)在過去的數(shù)十年中發(fā)生了翻天覆地的變化。在互聯(lián)網(wǎng)普及的早期階段，我們不得不適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸時延引起的“World Wide Waiting”，但是，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度讓我們震驚——從最初的調(diào)制解調(diào)器帶給我們數(shù)十Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，到ADSL 512K、1M、2M、4M、再到3G時代的悄然來臨，移動互聯(lián)網(wǎng)登上舞臺，也就用了10余年的時間。人們從最初在網(wǎng)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(shè)博客，玩大型的網(wǎng)絡(luò)游戲，再到后來在PC上或拿著iPad看電影……。互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)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(guān)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(lián)網(wǎng)的發(fā)展走到了校園外。學(xué)生們只要有臺PC，能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)，就可以進行學(xué)習(xí)。這就是我們所看到的遠(yuǎn)程教育，它的出現(xiàn)和普及，也在對現(xiàn)有的教育模式進行著一場革命。

遠(yuǎn)程教育的技術(shù)平臺隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的升級，時時在經(jīng)歷著更新變化。我們曾經(jīng)花費很多時間和精力去研究基于窄帶網(wǎng)絡(luò)的視頻數(shù)據(jù)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(fù)的工作之后，我們又欣然看到流媒體服務(wù)器軟件的出現(xiàn)，世界進入了視頻的流媒體時代。

1 早期的流媒體技術(shù)及方案

Microsoft和Real，作為在當(dāng)時非常重要的流媒體軟件提供商，占據(jù)著早期流媒體技術(shù)市場的大多數(shù)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(wù)器軟件。

⑴ WMS（Windows Media Service）

WMS是當(dāng)時在Windows服務(wù)器平臺上構(gòu)建流媒體服務(wù)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(xié)議的流媒體視頻點播及直播服務(wù)。MMS是一種流媒體的傳輸協(xié)議，用來訪問并流式接收Windows Media服務(wù)器中以ASF文件的URL所標(biāo)識的視頻源。觀眾可以在瀏覽器中直接輸入其URL，但協(xié)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(wù)器端，需要使用Microsoft Windows Server系列服務(wù)器操作系統(tǒng)，這在當(dāng)時Windows服務(wù)器系統(tǒng)占優(yōu)勢的情況下是很容易被大范圍應(yīng)用的。但隨著Linux主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器操作系統(tǒng)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(xiàn)并成為了多數(shù)用戶視頻回放的主要選擇，很多流媒體內(nèi)容發(fā)布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(wù)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(xié)議進行視頻數(shù)據(jù)的傳輸。它是由哥倫比亞大學(xué)、網(wǎng)景公司和Real Networks公司所提交的，更易于擴展、更適配于HTTP協(xié)議、更安全的流媒體傳輸協(xié)議。Real Server曾經(jīng)成為很多遠(yuǎn)程教育機構(gòu)、電視臺及獨立流媒體內(nèi)容發(fā)布商的重要選擇。

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(zhàn)中，人們急需一種更統(tǒng)一、更簡單，更方便的互聯(lián)網(wǎng)視頻播放方式。這個時候，F(xiàn)lash依托其廣泛安裝的Flash動畫播放插件，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(wù)器軟件-FMS

Adobe公司不惜重金收購了MacroMedia，將Flash技術(shù)收入囊中。這一頗具前瞻性的戰(zhàn)略舉動，奠定了Adobe公司作為新的視頻流媒體技術(shù)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(lián)網(wǎng)用戶幾乎人人都會安裝Flash Player插件，這使嵌于網(wǎng)頁中的視頻播放器在很短的時間被Flash所統(tǒng)一，占據(jù)了90％以上的份額。

Adobe將其視頻領(lǐng)域的產(chǎn)品線視作其互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)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(xié)議進行通信，更高效地傳輸視頻流數(shù)據(jù)及控制指令，并以眾多優(yōu)點成為流媒體發(fā)布者的首選。其推出的新的FLV視頻格式，也很快成為網(wǎng)絡(luò)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(yōu)勢如何被我們應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中。

3 FMS的優(yōu)勢在遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用

我們可以看到，F(xiàn)MS流媒體技術(shù)框架有著諸多優(yōu)勢，是非常適合應(yīng)用在遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的。

⑴ 開放的RTMP協(xié)議能夠吸引更多的開發(fā)者

Adobe公開了RTMP協(xié)議規(guī)范，這使得開發(fā)者能夠更深入地了解、使用甚至優(yōu)化該協(xié)議，為Adobe帶來快速增長的開發(fā)者社區(qū)。遠(yuǎn)程教育平臺的技術(shù)實現(xiàn)并沒有統(tǒng)一的方案，各平臺所用軟件迥異，若有一個開放的協(xié)議會為技術(shù)人員提供更充分的資料和決策依據(jù)。

⑵ 更高級的流媒體傳輸協(xié)議-RTMP

基于TCP/IP，RTMP作為一種應(yīng)用層協(xié)議簇，包括了RTMP、RTMPS、RTMPE、RTMPT協(xié)議，它們?yōu)椴煌枨蟮挠脩籼峁┒喾轿坏姆?wù)。其中RTMP是性能最好的傳輸協(xié)議，設(shè)有因為安全的需要導(dǎo)致性能損耗。RTMPS是安全套接字層（SSL）之上利用HTTPS封裝的安全傳輸協(xié)議，視頻數(shù)據(jù)可以得到很好的加密保護，防止網(wǎng)絡(luò)嗅探器（Sniffer）盜取機密信息；為提高加密解密運算的性能，Adobe推出了自有加密機制所實現(xiàn)的RTMPE協(xié)議，旨在使數(shù)據(jù)更安全，并有效降低運算負(fù)載。RTMPT，在RTMP協(xié)議之上做了一層HTTP封裝，使得視頻數(shù)據(jù)包可以不再受本地防火墻的端口封鎖限制，可以以HTTP端口進行數(shù)據(jù)傳輸。以上這些有關(guān)安全的設(shè)計，使得以內(nèi)容為核心的遠(yuǎn)程教育，可以最大限度地規(guī)避內(nèi)容被盜用等涉及版權(quán)的運營風(fēng)險，以及隱私權(quán)被侵犯的社會風(fēng)險，保護教師與學(xué)生實時視頻交流的肖像權(quán)。

⑶ 完備的視頻交互功能設(shè)計

傳統(tǒng)的媒體服務(wù)器只能做到視頻流單向發(fā)送，即從服務(wù)器到瀏覽器。但FMS所實現(xiàn)的雙向視頻流使網(wǎng)絡(luò)視頻交互實現(xiàn)起來變得難以置信的簡單。因為高版本的Flash Player可以使用并控制用戶的攝像頭，將用戶的實時視頻采集、壓縮編碼并通過RTMP協(xié)議傳送到FMS端，并由FMS將該實時視頻流發(fā)布到其他用戶的瀏覽器中。這一切使我們可以以很少的代碼量獲取高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的視頻交流系統(tǒng)。視頻實時交流，對于教育而言是至關(guān)重要的，有了這樣的技術(shù)支持，教師和學(xué)生可以更有效地在網(wǎng)絡(luò)中進行溝通，降低遠(yuǎn)程教學(xué)所產(chǎn)生的溝通成本。在這個基礎(chǔ)上，遠(yuǎn)程教育活動不再是大段的文字，圖片，而是更加符合人類習(xí)慣，溝通方式更加直觀，這將更大限度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并節(jié)約教師的時間。

⑷ 動態(tài)流技術(shù)（Dynamic Streaming）更加適合多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)日漸普及，網(wǎng)絡(luò)帶寬再也不是人們發(fā)愁的話題了，但我們應(yīng)注意到，網(wǎng)絡(luò)，被很多種因素影響，其穩(wěn)定性仍值得考慮。路由節(jié)點故障、帶寬時段性擁擠、網(wǎng)絡(luò)連通度、骨干網(wǎng)連通帶寬瓶頸等原因仍在影響著我們的使用，時而產(chǎn)生不可忍受的網(wǎng)絡(luò)延遲。隨著WiFi及3G的流行，人們有時更愿意通過無線上網(wǎng)，但是這樣卻又面臨無線信號作為電磁波信號的硬傷：易被干擾、易被屏蔽、易衰減、不穩(wěn)定等。我們此時并無可能去解決網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的問題，但有了一個智能的流媒體服務(wù)平臺－FMS，可以使我們非常有效地優(yōu)化用戶的視頻瀏覽體驗。動態(tài)流技術(shù)，也叫做動態(tài)碼流或可變碼流技術(shù)，就是為解決這樣的難題而產(chǎn)生的。FMS服務(wù)器可以送出不同碼流的視頻數(shù)據(jù)，這是個很有價值的功能，因為我們可以在瀏覽器端的播放器程序中判斷當(dāng)前的用戶網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，在帶寬產(chǎn)生較大變化后向服務(wù)器發(fā)出切換到其他碼流的請求，使視頻播放保持流暢，并能更好地利用用戶帶寬，盡可能讓用戶享受高畫質(zhì)的視頻體驗。這些技術(shù)可以在我們的遠(yuǎn)程教學(xué)過程中有效消除卡頓和延時現(xiàn)象，保證內(nèi)容質(zhì)量，并使溝通暢行無阻地進行。

4 結(jié)束語

已經(jīng)有越來越多的視頻網(wǎng)站、媒體機構(gòu)等采用了FMS技術(shù)框架實現(xiàn)了可為用戶帶來更多新鮮體驗的視頻點播、直播的技術(shù)平臺。作為教育工作者，我們也在探索運用最新技術(shù)的遠(yuǎn)程教育方案，不斷進取，以改善學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，優(yōu)化教師的教學(xué)模式，構(gòu)建新型的流媒體教育平臺。隨著用戶體驗，教育平臺會不斷得到改進，我們也將獲得教育信息化改革的更大成功，為社會做出積極的貢獻。

參考文獻：

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Real_Time_Messaging_Protocol.

[2] Real Time Messaging Protocol-http://en.wikipedia.org/wiki/

Real_Time_Messaging_Protocol.

[3] 馬濤,朱印宏.視頻網(wǎng)站修煉術(shù)——基于Flash的視頻技術(shù)開發(fā)與應(yīng)

用[M].電子工業(yè)出版社,2009.