华南理工新闻与传播学院解决方案

解决方案2016-01-23 12:05

一、项目简介

1.1 项目背景

华南理工大学网络建设不断升级，校园网络速度的不断提高，网络成为高校电视台的一种主要传输方式，同时传统电视媒体的单向性弊端正在被校园网的交互性所克服，散发出新的生命力，为校园文化传播和教育教学服务。该平台具有巨大的经济和社会效益，借三网融合的契机，在云计算和大数据发展的时代，推动媒体资源服务在校园文化传播和在线教育教学领域的应用。通过研究流媒体关键技术，解决校园现有网络条件下实现高清网络直播和点播服务问题，通过采用多屏融合的方式(电视，电脑，手机，pad等)，实现大学校园文化传媒的资源共享和多模式推广，为学校搭建基于流媒体技术的校园文化传播平台，为大学校园文化的传播、教育教学提供强大的工具。

1.2 项目必要性

1.2.1 实现个性化的电视直播和点播服务

随着网络电视节目的不断增多及专业化的播放，用户可以在更大的范围内进行自主选择。除了收看学校自已制作的电视节目外，出于高校人群分布的特点，还可以有选择的收看一定数量的国内及境外电视台的节目，例如：BBC、NOW电视台、NHK、凤凰卫视等。全校12个卫视通过网络播放给学生的各个终端，非常方便了大家的学习和生活。

1.2.2 提供丰富多彩的教学资源

　　网络电视不仅创造出集文字、语青、声像于一体的新型信息处理模型，而且还可以为学习者提供丰富的教学资源。其表现在以下两个方面：一是可以把现有各学科的教学录像带转换成串流媒体格式存放在视频服务器中，组成庞大的教学资源库，供学习者进行选择。二是学习者可以利用国际互联网获取各种知识及最新的信息。学习者足不出户就可以方便、快捷地调用所需的教学信息。这些教学信息，通过重新构建．就会产生新知识，迸发出创造性火花，这是传统的广播电视远程教育模式所永远无法实现的。

1.2.3 增强学习的自主性

通过网络电视，可以把优秀教学资源实时传播到更广阔的范围，使学生足不出户也能随时点播老师授课的视频，在课外活动时间，利用网络电视重复播放当天教师的授课内容，使学生对当天的课程进行回顾，可以收到更好的教学效果。当然，学生的一切疑问都可以随时随地反馈到任课教师那里。

1.2.4 充分利用优秀校园网络资源提升应用软实力

目前国内大部分学校的网络硬件建设投入很大，校园网硬件条件非常优秀。但是校园网的网络和服务器资源使用率较低，新一代学校资源平台可以充分利用校园网优秀的网络和服务器资源，为师生提供基于校园内网和私有云的视频直播、点播服务，应用于校园文化传播和教育、教学，未来还可以基于学校TV平台拓展合适的商业运作，增加学校收益，为师生提供更好的服务，经济和社会效益巨大。

1.2.5 成为学校传媒或传播相关专业学生的实训平台

结合学院电视台实验室可以构建一套完善的全媒体平台，而这一整套体系又是如何动作？学院直播点播平台正是这一体系统的典范之作，系统架构清晰，各模块功能明确，可以让学生清晰地了解整个全媒体平台运作流程和基本原理，为学院培养出更适合网络视频媒体时代的专业人才，更有竞争力的人才。

二、项目建设目标

2.1 主要使用功能目标

支持校园电视网络直播及时移回看

支持学校晚会及会议现场直播和录制回看

支持各种格式电影及视频网络点播

支持自定义电视频道

支持视频多码率播放

支持视频剪切与合并

支持视频内容DRM加密

支持视频播放防盗链

支持多种智能终端的播放

2.2 主要管理功能目标

基于Web的管理模式

各功能模块相互独立管理

相应的功能模块提供扩展API

可以管理直播频道和视频源

可以自由定义频道录制开关和时移时长

可以管理视频文件

可以配置视频文件转码规格

可以创建和管理虚拟频道

支持虚拟频道直播和轮播编单

支持视频文件和实时流的服务端剪切

支持实时流分布式部署以便无中断扩容

2.3 建设规模

　　视频服务系统的支持规模与视频本身的清晰度和码率有关，以下建设规模评估标准如下：

全高清：1080p，3Mbps

小高清：720p，1.5Mbps

标清：VGA/D1，800Kbps

2.3.1 直播建设规模

1）直播频道规模

12路高清现场直播频道

2）时移频道规模

　　12路高清频道7天时移

3）直播及时移回看并发规模

可支持标清3000并发，或小高清1500并发，或高清750并发。

2.3.2 点播建设规模

1）支持节目数量

　　可支持1200小时标清内容，或600小时小高清内容，或300小时高清内容。

2）支持并发规模

可支持标清1200并发，或小高清600并发，或高清300并发。

三、全媒体直播点播平台展示

3.1 全媒体直播点播平台的定义

　　全媒体直播点播平台是一个基于校园网和学校电视台构建的为全校师生提供多屏多终端支持网络视频直播、点播服务的平台，它包含移动视频门户和PC视频门户网站，可以提供涵盖在线实时课堂、校园网络电视、晚会直播、课程点播、电影点播、学生视频、视频购物等各种形式的在线视频服务。

3.2 移动端展示

打开手机浏览器（UC、firefox、chrome、safari等），在地址栏输入移动门户网站地址，进入学校TV网站，即可访问各种视频内容，包括直播电视、视频点播等。移动门户可以支持Android，IOS. Windowsphone等各种手机端直播点播。

3.3 PC端展示

　　PC门户网站同时支持直播、视频点播，学校可以根据实际需要设置各种栏目，以下常用栏目供参考：

四、方案说明

4.1 方案拓扑图

4.2 方案说明

本项目采用具备扩展能力的模块化构架设计，整个系统设计安全、简洁、便于远程维护。用户可以通过校园内的无线热点访问学校TV的视频内容。高清编码器，嵌入式，低功耗，稳定高效。可以接收CVBS等电视信号，也可以接HDMI和SDI视频信号，编码成IP流提供直播服务器进行分发。

高清编码器，嵌入式，低功耗，稳定高效。可以接收CVBS等电视信号，也可以接HDMI和SDI视频信号，编码成IP流提供直播服务器进行分发。

直播服务器，用以提供直播和时移回看的分发能力，提供多屏直播支持。采用分布式部署，扩展便捷简单，支持大规格并发。

点播服务器，用以提供点播分发能力，提供多屏点播支持。采用集群方案，实现多台服务器的负载均衡，支持大规模并发。

虚拟直播服务器，用以创建和管理虚拟直播频道，可以实现直播编单和轮播编单，输出实时流，通过直播服务器进分发。采用双机热备机制，实现数据同步和故障热切换能力。

剪切服务器，用以快速从视频文件中的剪出小的视频片段；对实时视频流进行边录制边打点剪切。采用双机热备机制，实现数据同步和故障热切换能力。

转码服务器，用以视频文件的实时转码，主要为点播、剪切和虚拟直播提供视频文件转码服务。用户多任务分配机制，可以分别为点播、剪切和虚拟直播指定不同的转码服务器，以提高系统的视频转码效率。

PC门户和移动门户，各采用双机热备机制，实现数据同步和故障热切换能力。PC门户针对PC浏览器的访问，对视频内容进行管理和展示；移动门户针对移动设备包括各种智能手机、平板电脑等浏览器的访问，对视频内容进行管理和展示。

4.3 各模块之间的协作关系

五、系统模块

　　整个系统根据功能需要主要划分为以下模块：直播、点播、转码、虚拟直播、剪切、内容管理、高清编码。各模块分工明确，独立运行，又相互协作，管理方便。

5.1内容管理模块

搭建多屏融合的视频门户网站，视频内容管理系统结合直播、点播服务器软件的多屏多终端、码率自适应播放技术是创建多屏融合的视频门户网站的必备工具。

与直播、点播服务器完美对接，管理直播、点播内容，视频内容管理系统已预先对接直播、点播服务器软件，只需要简单的几部配置即可轻松获取直播、点播源。

5.2直播模块

　　支持各种直播源输入，系统支持多个高清（标清）直播节目、一个直播节目支持多个码率的直播源、支持高清（标清）编码设备（或编码软件）的输入、支持多种协议直播流（rtmp、udp、http ts、rtsp等）的接入。支持服务端智能转换协议。不管实时流以哪种协议输入系统，都可以根据访问请求的终端设备的需要在服务器端实现转换成该终端设备支持的协议为它传输音视频数据，以最直接，最简洁的方式支持多终端多屏视频播放的需要。

　　支持多屏、多终端播放，直播服务器支持web、ios、android系统的播放，并支持多码流与自适应码流技术，系统会根据播放终端的不同，输出相应协议流的同时，输出合适的码流，以保证每个终端都能流畅播放。

　　支持直播节目时移录制功能，直播服务器支持时移录制功能，直播时您可以把直播流录制与下载。一个开启时移功能的节目，用户可以回看之前漏看的任意时间的节目，也可以在观看直播的过程中进行暂停、快进或后退的操作。另外我们实现了HLS的时移，用户在苹果客户端也能享受强大的时移功能。

基于云架构、支持分布式部署，直播服务器支持分布式部署，由master对多个节点服务器集中管理。

特点如下：

1.完全可伸缩的设计，根据视频内容请求的并发规模随时添加分发节点，不用停止系统的正常运行。而可以扩展成多级分发的分布式系统，理论可以无限扩容。智能调度，各节点组成分发式系统后，调度服务器根据各节点的资源空余情况，选择最合适的节点为终端提供音视频数据。

2.智能数据共享，当系统调度最合适的节点为终端提供服务时，如果这个节点没有终端需要数据，提供服务的节点会自动与有这一数据的节点建立连接，并从中获取一份数据分发给终端。

3.优化内部资源消耗，每一个节点可能有多实时音视频数据流，当某路流在一定的时间内没有终端请求时，这个节点会自动与父级节点断开这路流的连接，从而节省这两个节点的资源消耗以及分布式系统内部的网络资源消耗。

4.优秀的容错能力，分布式系统内任何一个节点出现问题，都不会影响整个系统正常运行。这个节点的访问请求可以均衡地分配到系统中其它的节点中。另外直播服务器可以部署在云端（虚拟机），使得服务的部署更灵活，更易于扩展。

5.3点播模块

　　任意格式视频文件的输入，多码率输出，点播服务器支持任意格式的视频文件上传，支持多码率、多画质的输出，同时点播服务器根据播放终端的不同，采用不同的输出方式，其中m3u8输出可根据网络状况自适应码率播放。

　　支持多屏、多终端播放，点播服务器支持web、ios、android系统的播放，并支持多码流与自适应码流技术，系统会根据播放终端的不同，输出相应协议流的同时，输出合适的码流，以保证每个终端都能流畅播放。

　　支持云架构，点播服务器可以部署在云端（虚拟机），使得服务的部署更灵活，更易于扩展，节约硬件部署与维护成本。

5.4虚拟直播模块

私有电视台，频道内容可调可控，虚拟直播服务器将视频文件实时流化为实时直播流，只要你有视频资源就可以创建自己的私有电视台。自己编排频道、随时调整节目单、自由插入广告。

输入支持任意格式的视频文件，虚拟直播服务器支持任意格式的视频文件，视频文件上传后系统自动对不符合系统要求的视频文件自动转码。虚拟直播内置转码功能，您也可以配置外部独立转码服务器，不占用虚拟直播服务器本身的系统资源，效率更高。

　　支持主流的直播流协议输出，虚拟直播服务器支持rtmp、udp协议的直播流输出，并且支持rtmp拉流、rtmp推流及udp推流三种输出方式。可轻松应用于直播服务器或其它第三方的直播分发平台。

　　EPG自动生成与更新，虚拟直播服务器在频道编排后会自动生成XML格式的EPG，用户可以根据需求下载或者通过API调用指定日期的EPG。矽伟智虚拟实时流技术，将用户自有的视频文件，按照用户的编单情况，生成虚拟实时流，通过流媒体直播服务器进行多屏多终端分发。用户可以设置一定内容的循环轮播，也可以设置内容按顺序播放；可以设置某个视频播放任意时间长度，可以比视频自身时长短，也可以比视频自身时间长；对还未播放到的编单内容可以任意调整顺序与时长。

5.5剪切模块

边直播边剪切，剪切服务器支持RTMP(推流或拉流)、UDP、HTTP-TS协议流的输入，可以进行边直播边剪切，无需等待节目录制完成，而是在直播的同时进行剪切，节约时间，快速发布。

智能识别与精确剪切，剪切服务器的智能识别功能是指系统会判断视频文件或者直播节目相邻关键帧的视频画面变化情况，如果相邻两个关键帧的视频画面差异较大，便会在相应的位置标记一个点，该点称为系统打点，另外剪切可精确至关键帧剪切。

无损剪切，剪切服务器采用无损剪切，不会压缩或改变剪切输出的视频文件大小与质量，剪切输出的视频文件可直接推送至点播服务器进行多终端多平台的播放。

快捷键操作，方便快捷，系统打点支持全键盘快捷键的操作，标注了颜色的键盘按键即为快捷键，可以删除、添加、移动、选中系统打点；方便高效，能快速批量生成剪切任务。点播服务器进行多终端多平台的播放。

批量多任务，海量生成，剪切服务器批量并行执行剪切任务，快速生成海量视频文件。如果输出多码率视频文件，系统会进行实时批量转码。

5.6转码模块

强大的实时转码能力，转码服务器软件深度优化转码参数，实现低码率，高清晰度的转码，支持任意格式的视频文件输入，支持高清转码。同时转码输出的视频文件可直接推送至点播、虚拟直播、剪切服务器，也可下载存储应用于其他服务。支持分布式转码，分布式转码是以分布式的方式进行视音频数据的转码处理，，采用多台服务器的多个CPU 来协同完成一个任务视音频转码的码率可以根据需要任意调整，能够使高清视频的转码达到超实时的处理速度。

　　输出通用的网络视频支持格式，转码服务器输出编码格式为H264+AAC的视频文件，此文件格式为通用的网络视频支持格式，可直接推送至点播服务器，支持多平台多终端的播放。