校園流媒體學習系統(tǒng)架構(gòu)與服務環(huán)境搭建

張鵬瑞

隨著4G時代的到來和互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，人們可以在智能手機上觀看各種多媒體資訊。在高校學生使用手機的頻率很高，如何讓學生利用手機等移動設(shè)備觀看老師上課的視頻課？提出基于 wifi，設(shè)計一種流媒體服務器的多功能視頻點播系統(tǒng)。該系統(tǒng)體現(xiàn)了學生的學習自主性，滿足了個性化學習的需求。

一、研究目的

該學習系統(tǒng)，可以滿足不同學生教師的不同需求，用途廣、易于實現(xiàn)、簡單便捷，值得在教育領(lǐng)域上推廣開來，為更多的人創(chuàng)造便利。

二、系統(tǒng)硬件平臺

視頻點播系統(tǒng)包括服務器端、客戶端以及兩者之間的通信方式。大概流程為：外接設(shè)備連接流媒體服務器，講多媒體課件資源傳輸?shù)椒掌鞫耍诹髅襟w服務器上對視頻采取壓縮，以保證超清、高清視頻能夠正常傳送給安卓手機客戶端；安卓手機客戶端用wifi實現(xiàn)接收服務器多媒體資源的功能，服務器端和客戶端之間選用 R-TSP 和 UDP 相結(jié)合的協(xié)議方式，保證服務器向客戶端傳輸視音頻快速、準確。

從上圖可以清晰的看出設(shè)計的系統(tǒng)方案中主要由外接設(shè)備、服務器、W IFI網(wǎng)絡適配器和安卓手機五大硬件組成。其中，外接設(shè)備硬件功能為：與服務器相連，將己壓縮視頻課件傳送給服務器系統(tǒng)；服務器接收視頻并進行處理，并完成與多個手機客戶端建立連接，提供視頻節(jié)目列表以及完整、清晰、流暢的節(jié)目源；

學校機房的服務器采用IBM機架式服務器X3850X5配置為：兩顆八核IntelXeonE7-4820處理器（2.0GHz，18MB緩存），配置3塊300GB2.5英寸SAS熱插拔硬盤，32GBPC3-8500CL7ECC DDR3-1066LPRDIMM ServerRaidM5015陣列卡（512MB緩存帶電池）集成兩塊10/100/1000MB自適應以太網(wǎng)卡、HBA卡。交換機使用華為S9306核心交換機。學校在教學樓、宿舍、圖書館都裝有wifi適配器。可以滿足隨時隨地無線上網(wǎng)要求。

三、系統(tǒng)軟件平臺搭建

該系統(tǒng)軟件架構(gòu)如下圖所示。軟件平臺由視頻點播系統(tǒng)和服務器端對原始視頻無損壓縮算法兩大軟件架構(gòu)組成。簡單來說，在流媒體服務器端，下載Live_5_5_5服務器C++源代碼，并且編譯使用，最后修改源代碼重新編譯，生成本系統(tǒng)中服務器所需要的文件；結(jié)合對外接設(shè)備原始視頻進行無損壓縮的算法，滿足整個服務器軟件需要實現(xiàn)的功能。客戶端，使用安卓手機軟件，通過在安卓手機上設(shè)計的播放器軟件，實現(xiàn)顯示節(jié)目單效果，同時需要對壓縮的原始視頻完整正確的解碼回放。點播系統(tǒng)的建立，通過添加部分客戶端服務器接口，達到節(jié)目信息產(chǎn)生、傳輸、接收的目的，接著結(jié)合UDP與RTSP傳輸協(xié)議，實現(xiàn)服務器和客戶端在同一個局域網(wǎng)內(nèi)，一個或多個人端可通過輸入服務器IP的方法獲取服務器上的節(jié)目信息，點擊手機列表中自己喜歡觀看的節(jié)目名稱，進而成功播放文件，完成點播功能。

四、校園流媒體學習系統(tǒng)整體方案

準備好了硬件和軟件，開始搭建流媒體服務器。

本系統(tǒng)涉及多播技術(shù)、原始圖像幀無損壓縮、UDP控制流、RTSP傳輸流、流媒體服務器、智能手機點播的系統(tǒng)方法，最終能達到在一定區(qū)域內(nèi)，多個手機自由、免費、快速的點播服務器本地或外接設(shè)備視音頻。主要步驟有： a.將系統(tǒng)內(nèi)核設(shè)置為支持多播技術(shù)；b.本地服務器或外接設(shè)備存儲的原始圖像幀以宏塊為預測編碼的基本單元，支持宏塊隨機訪問，實現(xiàn)無損壓縮； c.壓縮編碼后的視頻節(jié)目及外接設(shè)備存儲的完整視音頻通過wifi網(wǎng)絡適配器傳輸給安卓手機客戶端，多個客戶端通過UDP和RTSP協(xié)議實現(xiàn)控制流和傳輸流；d.多個智能手機終端接收到數(shù)據(jù)資源，顯示節(jié)目列表，點播視頻進行信源解碼和回放。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。根據(jù)系統(tǒng)整體方案，需要實現(xiàn)以下幾點關(guān)鍵技術(shù)：便攜式流媒體服務器視頻點播低功耗裝置，服務器端對視頻高效壓縮方法；流媒體服務器和智能手機間UDP控制流和RTSP數(shù)據(jù)流機制，提高服務器處理速度和數(shù)據(jù)傳輸速度；安卓手機客戶端能夠?qū)σ曨l編碼算法進行解碼，實現(xiàn)多個用戶同時發(fā)出請求，客戶端出現(xiàn)兩個滿足不同需求的菜單，自由點播相互之間沒有干擾；設(shè)計安卓手機播放器，正常接收系統(tǒng)服務器直接存儲的視音頻和經(jīng)過壓縮處理的部分場合監(jiān)控畫面，學生和老師可以根據(jù)自己的需求選擇相應列表點擊。

（作者單位：甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學院）