基于 Windows Media 平台的视频点播系统方案设计
摘要：很多企事业单位内部局域网中都有视频点播的功能需求。文章分析比较了目前常用流媒体相关技术，针对企事业单位局域网这一具体的应用环境，提出了以流媒体服务器、Web服务器、视频文件压缩编码，以及支持组播的网络四个模块为主体的视频点播系统，为企事业单位提供了视频点播的方案设计。
关键词：组播；流媒体；服务器；视频编码
中图分类号：TN948.64 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）10-0110-02.
目前，许多企事业单位都建立了计算机局域网络，其网络大多采用交换式以太网结构，通过路由器或三层交换机把整个局域网连接到因特网上。网络除了提供常规的 WEB、FTP等服务之外，很多单位还要求提供视频点播等多媒体服务。为此，论文提出了一套完整的基于 Windows Media 平台的局域网视频点播系统方案设计。
1 系统的结构组成
视频点播系统是由多种软硬件平台集成起来，以实现获取视频数据、发布视频内容、管理视频资源和网络视频传输的功能。论文根据局域网的特性，设计出基于流媒体的视频点播系统。该系统主要由 4 个子模块组成： 发布视频组播的流媒体服务器； 提供访问和管理界面的 Web 服务器； 对视频文件的压缩编码； 能够支持组播的网络环境。系统的整体结构如图 1 所示。
图 1 视频点播系统结构图
视频点播数据传输量大，网络负载压力大。解决这一问题的最好方法是使用组播，所以在流媒体视频点播网络中，要求网络必须支持组播。流媒体服务器根据用户申请，以组播的方式，把流媒体文件传输给用户。各种类型视频文件经压缩编码，转换为系统需要的编码格式，从而生成不用完全下载就可以在线播放的流式文件，为视频点播系统提供节目源。用户通过Web服务器查询网络中的流媒体文件并根据权限实施管理和访问。 2 流媒体服务器的构建
2.1 流媒体服务器系统平台的选择
当前流媒体领域主要的公司有：Apple、RealNetworks 和Microsoft，其对应产品分别是：QuickTime、Real System和 Windows Media。QuickTime 编码质量和速度最高，但对资源的占用也最高，而且价格昂贵；Realsystem编码质量和速度、资源占用这几方面表现都不错，但它也是收费软件；Windows Media编码质量和速度不错，虽然资源占用方面表现比 Realsystem稍逊一些，但它的优点是：首先它是免费软件，并且在局域网环境中，网络资源相对于因特网宽裕很多，在这样的网络环境下，Windows Media 完全能够提供高质量的视频传输效果。所以 Windows Media 在局域网环境中具有很高的性价比。
2.2 组播文件的发布
Windows Media 主要组件有：Windows Media 编码器、Windows Media 服务器、Windows Media 播放器。其中，Windows Media服务器的功能就是将流媒体文件以单播或组播的方式发布到网络上。
安装 Windows Media 服务器组件后，通过配置该服务器实现组播服务。首先添加一个发布点，设置播放方式为广播，传递方式为多播，再在 239.0.0.0-239.255.255.255 之间选择一个组播地址。
Windows Media 服务器组播发布点从编码服务器中取得视频流信号，然后执行组播发布公告，创建 asx 和 nsc 文件。
asx 是公告文件，用来描述流媒体的版权、位置等属性。nsc 是组播信息文件，包含播放器对流文件进行解码时需要使用的信息。nsc 文件主要有[Address]、[Formats]两个部分，其中组播地址就包含在[Address]中。
播放器在接收组播数据前，通过访问组播信息文件来获得组播地址、组播端口、组播日志记录 URL、单播翻转URL等 信息。用户接收组播视频时，客户端播放器使用 nsc 文件进行初始化，申请加入某个组播组，加入成功后即可获得视频数据流，进行视频播放。
3 Web 服务器结构设计
Web 服务器是以网站的形式为用户提供一个友好界面，方便用户根据权限管理和访问存储在服务器上的文件。
Web 服务器的构建涉及服务器软件、网站编辑语言和数据库。Apache 在各种开源的 Web 服务器软件中稳定性好，支持面广，特性较全，扩展性丰富。MySQL 是一款中小型的数据库软件，适用于中小型应用系统。PHP 是一款面向 Intranet和Internet的网页动态编程语言，可以有效地增强Web站点的功能。本文提出了如图 2 所示 Web 服务器结构设计方案。
图 2 Web 服务器结构设计图
该方案采用Apache 作为 Web服务器，PHP 作为前台的动态语言，MySQL作为后台的数据库，通过Apache与PHP、MySQL 的整合，提升了 Web 服务器的安全性和稳定性。
4 视频文件压缩编码
企事业单位在长期的工作中，收集了大量视频资料。这些视频资料主要有 VCD 和 DVD 光盘、VHS 和 DV 摄像机录像带等。这些资料中的绝大部分不适合在网络上通过流媒体的形式在线播放。如果需要将以上资料转换成可以在网络上以流媒体的形式播放的格式，就必须对视音频文件进行压缩编码。
目前常见的流媒体文件类型有：微软的Advanced Streaming Format（Asf）、Real Network 的 Real Video/Audio（Rm）、Macromedia 的 Shock Wave Flash（Swf）等。
Windows Media 服务器使用 asf 文件作为单播或组播内容源，能够发布 asf、wmv、asx、wsx 等格式的文件，但是它不能识别 rm、rmvb 等其他视频文件。虽然 Windows Media 编码器可以把 mpg、avi 等少数几种格式转换成 asf 流媒体格式，但它无法将 rm、rmvb、Swf、flv、mov、dv 等多数常见文件格式转化成 asf 格式。所以，仅使用 Windows Media 编码器作为文件编码器，不能满足对视频节目源的多样性要求。
在很多视频点播方案中，通过设置 Windows Media 服务器和 Real 服务器来解决上面的问题：使用 Windows Media 服务器发布 asf、wmv、asx、wsx 等格式的文件，使用 Real 服务器发布 rm、rmvb、Swf、flv、mov、dv 等格式的文件。但是这样做，一是增加了资金投入，二是在系统设计和管理维护方面增加了难度。
Mencoder 是一个开源的命令行程序，内部集成了目前流行的视频格式编码器，其转换速度快，通常用影片播放时间的1/10 至 1/2 就可以完成编码。通过 Mencoder，可将 rm/rmvb、mpeg/vob、ogg/ogm、vivo 等多种视频格式文件转换为 avi 格式。因此，我们采用 Mencoder 与 Windows Media 编码器相结 合的方法，用 Mencoder 将 rm、rmvb、Swf、flv、mov、dv 等 Windows Media 无法识别的视频文件格式转换成 avi 格式，再用Windows Media 编码器将avi转换成asf，既避免了再设置Real服务器的资金投入，又满足了对视频节目源的多样性要求。
5 支持组播的网络搭建
5.1 组播协议
在网络中全面部署组播服务要涉及路由器、二层交换机、主机多个层面相应的组播协议配置。组播协议包括路由器-路由器之间的组播路由协议和主机-路由器之间的组成员关系协议。组播协议体系结构如图 3 所示。
图 3 组播协议体系结构
5.2 组播网络的配置
域内组播路由协议中，PIM-DM协议适用于接收者和组播源比较近、对组播组发送者少接收者多、组播数据流比较大的高速网络。而这些正是局域网组播服务的特点，所以域内组播路由协议我们选用 PIM-DM。
首先配置组播路由协议。对网络中每台需要进行组播的路由器和交换机的每个组播端口进行 PIM-DM 协议配置。主要配置为：
S(config)#ip multicast-routing
S(config-if)#ip pim dense-mode
接下来配置组成员关系协议。这里选择 IGMP，它是主机用来通知路由器相连网络的组播成员关系，以判断对组播流的转发。主要配置为：
S(config-if)#ip igmp version 2
最后，在二层交换机上启用 IGMP SNOOPING，通过定义允许或禁止组播的地址范围，配置组播路由器连接交换机的端口，实现二层交换机上的组播功能。主要配置为：
S(config)#ip igmp snooping
S(config-igmp-profile)# range ip 地址
S(config)#ip igmp snooping vlan 1 mrouter interface fastethernet 1/1完成以上组播协议的配置后，一个支持组播的网络即构建完成。
参考文献：
[1] 刘荷花.流媒体服务器功能的设计和实现[ J ] .电脑开发与应用,2011(9)
[2] 成吉思.组播技术在网络教育上的应用[ J ] .电脑知识与技术,2012(19)
[3] 姚坚.Apache服务器安全研究与实现[ J ] .电子世界,2014(5)
作者简介：孙宇（1972-），男，贵州人，硕士研究生，副教授，研究方向为计算机网络技术及应用。
