（计算机科学与技术专业论文）流媒体转发服务中关键技术的研究与实现.pdf

i i ii ii ii ii iil itf y 1 8 9 5 6 t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no nk e yt e c h n o l o g yo fs t r e a m i n g m e d i ar e t r a n s m i s s i o n a t h e s i ss u b m i t t e dt o d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y m e ny u g a n g ( c o m p u t e rs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ) t h e s i ss u p e r v i s o r ：a s s i s t a n tp r o f e s s o rf ux i a n p i n g j u n e2 0 1 1 肌4川川川- 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博硕士学位论文= = 逾基签挂筮腿经生羞毽量丕鲍班塞量塞趣：。除论文 中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公 开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、 中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密( 请在以上方框内打“刀) 一：删黜名：缮吁 日期：弘俨 月h 、 摘要 多媒体应用技术已经成为当今互联网应用的主流，广泛的用于互联网各个领 域，在整个行业中占用主导地位。互联网技术和相关硬件技术的快速发展，为流 媒体技术的进步提供了广阔的空间。 本文首先在阐述了流媒体的相关技术的基础上，对流媒体技术进行总结、分 析，并对相关知识进行了详细的介绍。其中主要分析了流媒体技术发展的现状、 研究意义、重要应用，以及流媒体的原理、特点、传输技术、协议等。在理论基 础上，引出了本课题实现方法和过程。 本文主要搭建了一套流媒体转发平台，由于流媒体转发服务器在整个系统中 占据核心的地位，本文第三章详细介绍流媒体服务器的设计和实现过程。其中主 要介绍了基于前端d v r 的流媒体转发服务的设计思想，主要的功能组成，结构分 析。之后详细的叙述了流媒体服务器的实现过程，主要分析了服务器与客户端的 通信方式、服务器与d v r 通信方式，s d k 的应用等。 在流媒体服务器建成之后，本文在第四章详细介绍了整个流媒体转发系统的 设计与实现，系统采用了b s 与c s 相结合体系结构。b s 部分主要完成视频采集 点的信息发布，通过b s 系统，管理者可以轻松实现对视频采集点地址、端口等 信息的配置，用户可以通过w e b 前台获取视频采集点的相关信息。同时还考虑到 了c s 结构在视频流传输上的优势，设计了基于转发服务器的转发系统。除此之 外，为了免除客户端对执法船视频采集点查看时的轮询等待，编写了一个独立的 基站查询软件，主要目的就是把最新的渔政执法船位置信息通过基站i p 地址体现， 并把最新的信息写入到数据库，供b s 结构的前台调用。 通过课题的实现，完成了视频数据流的转发，达到了实时视频监控的目的。 文中所述的系统现已经运行于有线和无线互联网环境，供渔政部门的特定用户使 用，协助渔政部门来完成对海洋渔业资源的保护工作。 关键词：流媒体；网络监控；视频转发：转发服务器 茎茎塑墨一 a b s t r a c t t h em p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r a c tt e c h n o l o g ya n di t sr e l a t i v eh a r d w a r et e c h n o l o g y p r o v i d em u l t i c u l t u r a lo p p o r t u n k yf o rt h ep r o g r e s s o fs t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g y m u l t i m e d i at e c h n o l o g yh a sb e e n t h em a i n s t r e a mf o r t h ea p p l i c a t i o no fi n t e r n e t e s p e c i a l l yi nr e c e n ty e a r s ，t h ep o p u l a r i t yo f 3 gn e t w o r ka n dm o b i l ei n t e r n e tm a k et h e m o b i l em e d i ap o s s i b l e a tt h es a m et i m e ，i t m a k et h el i v em e d i a a n d n e t w o l i k _ 0 n d e m a n do ft h em o b i l e t e r m i n a l sr e a l i z e de a s i l y n e t w o r km o n i t o r i n g t e c h n o l o g yi sg e n e r a t e dw i t ht h ed e v e l o p m e n to fs t r e a m i n g m e d i a , w h i c hm a k i n gt h e v i d e os u r v e - i l a n c ei n d u s t r ys h i f t e df r o ms i n g l ep o i n tc o n t r o l t on e t w o r kd i g i t a lc o n t r o l - i nt h i sp a p e r ，w ei l l u s t r a t et h er e l e v a n tt e c h n o l o g yo fs t r e a m i n gm e d i a a n dg i v ea d e t a i l e di n t r o d u o r i o no fi t w ea n a l y s e st h ep r e s e n ts i t u a t i o n , s i g n i f i c a n c e ，a p p l i c a t i o n o f s t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g ya n di t sp r i n c i p l e ，c h a r a c t e r ，t r a n s m i tt e c h n o l o g y ，p r o t o c o i a n dt h e nw ep r o p o s e do u rp r o j e c t a c c o r d i n gt ot h eb a s i cp r o j e c t ，w ed e v e l o p e d as t r e a m i n gm e d i at r a n s m i s s i o n p l a t f 0 mf o rl i a o n i n gf i s h i n ga d m i n i s t r a t i v e t h i ss y s t e mw a s u s e df o rm o n i t o r i n gt h e f i s h i n gp o r ta n df i s h e r ya d m i n i s t r a t i o ns h i po n t h es e a a ss t r e a m i n gm e d i at r a n s m i s s i o ns e r v e ro c c u p i e su n i q u ep o s i t i o ni nt h ew h o l es y s t e m , w ei n t r o d u c e dd e s i g na n dr e a l i z a t i o np r o c e s so ft h es t r e a m i n gm e d i ai n d e t a i lw i t ha s e p a r a t ec h a p t e r i nt h i sc h a p t e r , w em a i n l yi n t r o d u c e dt h ed e s i g ni d e ao f t h ed v r b a s e df r o n t 。e n d s t r e a m i l l gm e d i as e r v i c e s ，i n c l u d i n gi t sf u n c t i o nc o m p o s i t i o n , s t r u c t u r ea n a l y s i sa n d t h e r e a l i z a t b nc o m b i l l e dw i t hs o c k e t , m u l t i q h r e a d e d ，d u a l - c h a n n e l a n do t h e rk e y t e c h n o l o g i e s a n dt h e n d w e l lo nt h ea c h i e v e m e n tp r o c e s so fs t r e a m m gm e d i a t r a n s m i s s i o ns e r v e r w em a i n l ya n a l y z e dt h ec o m m u n i c a t i o nm o d e o fs e r v e ra n dc l i e n t ， t h ec o n t a c tm e t h o do fs e r v e ra n dd v r , t h ea p p l i c a t i o no f s d k a f t e rt h es t r e a m i n gm e d i as e r v e rw a s b u i l tu p ，w ei n t r o d u c e dt h ed e s i g na n d r i e a l i z a t i o no fs t r e a m i n gm e d i at r a n s m i s s i o ns e r v e ri nd e t a i l t h i ss y s t e mw a s b u i l tb a s e d o nt h ec o m b i n a t i o no fb sa n dc s t h e m a i nf u n c t i o no fb sw a sf m i s h e dt h e i n f b n l l a t i o ni s s u eo ft h ev i d e oc a p t u r ep o r t s w i t ht h i sb ss y s t e m , u s e r sc a l lr e a l i z et h e 英文摘要 t r i v i a la s s i g n m e n to fv i d e oc a p t u r ep o r t sa n dp o r t si n f o r m a t i o n c o n s i d e r i n gt h e a d v a n t a g eo fc s o nv i d e os t r e a m i n gt r a n s m i s s i o n , w ed e v e l o p e dab a c k g r o u n d t r a n s m i s s i o ns y s t e mb a s e do nt r a n s m i s s i o ns e r v e r w ee s t a b l i s h e dt h ec sf a m ew i t ht h e a b o v es t r e a m i n gm e d i at r a n s m i s s i o ns e r v e rc o m b i n e dw i t hap o r t a b l es t r e a m i n gm e d i a p l a y e r b e s i d e s ，w ee d i t e da b s o l u t eb a s es t a t i o nq u e r ys o f t w a r et oa v o i dt h ep o l lw a i t i n g o ft h ec l i e n tc a p t u r i n gt h ev i d e op o i n t s t h em a i np u r p o s eo ft h i sw a sp u tt h el a t e s t i n f o r m a t i o no ft h el a t e s ti n f o r m a t i o no nt h ef i s h e r ye n f o r c e m e n tv e s s e l st ot h eb a s e s t a t i o ni pa d d r e s s a n di n p u tt h el a t e s ti n f o r m a t i o nt od a t a b a s ew h i c hc a nb ec a l l e db y t h ef r o n td e s k t h er e a l i z a t i o no ft h i sp r o j e c tm a t e r i a l i z e dt h et r a n s m i s s i o no ft h ev i d e od a t aa n d t h er e a l t i m en e t w o r k m o n i t o r i n g s y s t e mr e f e r r e di nt h i sp a p e rh a sb e e nr u no ni n t e r n e t f o rt h es p e c i a lu s e r so ff i s h i n ga d m i n i s t r a t i v e ，w h i c ha s s i s t e dt h ep r o t e c t i o no fm a r i n e f i s h e r i e sr e s o u r c e s k e yw o r d s ：s t r e a m i n gm e d i a ) n e t w o r km o n i t o r i n g ) f o r w a r d i n gs e v e r 目录 目录 第1 章绪论1 1 1 课题研究的背景与意义1 1 2 流媒体技术的现状与应用2 1 2 1 流媒体技术现状2 1 2 2 流媒体技术的应用。3 1 3 课题的来源与主要工作6 1 3 1 课题的主要来源6 1 3 2 文章的主要工作7 1 4 论文的组织结构7 第2 章流媒体相关技术综述8 2 。1 流媒体技术概述8 2 2 流媒体技术的发展8 2 3 流媒体的传输技术1 0 2 3 1 流媒体的传输方式l o 2 3 2 流媒体的传输原理l l 2 3 3 流媒体的播放方式。1 2 2 4 流媒体传输的相关协议。1 3 2 4 1 实时传输协议r t p 15 2 4 2 实时传输控制协议r t c p 1 6 2 4 3 资源预订协议r s v p l8 2 4 4 实时流传输协议r t s p 18 2 5 视频压缩编码技术2 0 2 5 1 视频压缩简介2 0 2 5 2 主流视频压缩技术介绍2 l 2 6 流媒体文件格式2 2 2 6 1 压缩媒体文件格式2 2 2 6 2 流式文件格式2 3 2 6 3 流媒体的发布格式2 3 2 7 视频传输服务质量控制q o s 2 4 2 7 1 服务质量的简介2 4 2 7 2 影响服务质量的主要因素2 5 目录 2 7 3 增强服务质量的方法2 6 2 8 本章小结2 7 第3 章流媒体服务器的设计与实现2 8 3 1 流媒体服务器的简介2 9 3 1 1 流媒体服务器介绍2 9 3 1 2 影响流媒体服务器主要因素2 9 3 2 流媒体服务器的分析3 0 3 2 1 数字硬盘录像机3 0 3 2 2 流媒体转发服务功能分析3 3 3 3 流媒体服务器的设计3 4 3 3 1 流媒体服务器的工作原理3 4 3 3 2 流媒体服务器的结构分析3 5 3 3 3 流媒体服务器的功能组成3 6 3 4 流媒体服务器采用的关键技术4 0 3 4 1 双通道技术4 0 3 4 2 多线程技术4 0 3 4 3w i n d o w ss o c k e t 网络编程技术。4 2 3 5 流媒体服务器的实现4 2 3 5 1 客户端与流媒体服务器的通信4 2 3 5 2 流媒体服务器运行流程4 3 3 5 3 流媒体服务器与d v r 的通信4 5 3 5 4d v r 相关s d k 函数的应用4 6 3 5 5 实时视频请求流程4 8 3 6 本章小结5 1 第4 章渔政流媒体转发系统的实现5 2 4 1 渔政流媒体转发系统总体设计5 2 4 1 1 视频转发系统的结构5 2 4 1 2 视频转发系统的分析5 3 4 1 3 视频采集点分布5 5 4 2 采集点信息发布系统设计与实现5 7 4 2 。l 采集点信息发布系统设计5 7 4 2 2 数据访问层的设计5 9 目录 4 2 3 采集点信息发布系统的实现6 0 4 3 流媒体客户端播放器的设计与实现6 6 4 3 1 流媒体播放器的设计6 6 4 3 2 流媒体播放器的实现6 8 4 3 3 流媒体播放器界面设计。6 9 4 4 基站扫描软件设计与实现7 l 4 4 1 基站扫描软件设计7 l 4 4 2 基站扫描软件实现7 3 4 5 本章小结7 4 第5 章总结与展望7 5 5 1 工作总结7 5 5 2 课题展望7 6 参考文献7 7 攻读学位期间公开发表论文8 l 致谢8 3 流媒体转发服务中关键技术的研究与实现 第1 章绪论 1 1 课题研究的背景与意义 流媒体就是指采用流式传输的方式并在网络中播放的多媒体格式，如音频、视频以 及其它多媒体文件【1 】。流媒体不同于传统的媒体形式，在播放准备阶段，流媒体并不需 要下载整个媒体文件，而是只将开始部分内容存入物理内存，在计算机中建立一个缓存 区域，对流媒体数据进行缓存，从而使流媒体数据正确的输出。流媒体的数据流随时 传送随时播放，只是在开始时有一些延迟，流媒体实现的关键技术就是流式传输。 流媒体的数据包随时传送随时播放，与传统的下载方式相比，这种对媒体数据流一边下 载一边播放的媒体流式传输方式，不仅使延时启动长度大幅度地缩短，也对系统缓存容 量的要求大大降低，很大程度上减少了用户等待媒体数据下载的时间。也就是说，流媒 体是指在网络上使用流式传输技术的连续的实时媒体【2 训。 流媒体技术是基于网络宽带技术的视频、音频、多媒体实时传输技术。通过流媒体 技术，人们在w e b 页面上看到的不再是局限于文字或者静止图像信息，取而代之的是 以多媒体为主导动态立体媒体。从而推动了以流媒体为基础的，集文字、音频、视频等 多种媒体于一体的新型媒体形式【5 ，6 1 。 随着互联网、信息技术的飞速发展，在互联网媒体传播方面，流媒体技术起到了主 导的作用。流媒体的一些应用也达到了空前广泛，例如远程监控、视频点播、远程教育、 视频会议、网络直播、媒体广告等方面的，为人们在全球范围内的信息、商务、情感交 流提供了方便。特别是在当前三网融合、物联网等技术的推动下，流媒体技术所起到的 作用，以及在各个领域中的应用都有飞速的发展。 目前，流媒体技术趋于成熟，其应用日益广泛。据有关统计数据表明：早在2 0 0 0 年 通过互联网访问流媒体内容的人数就增加6 5 ，网络视频流媒体技术应用增长高达 2 5 1 ，在美国约7 9 的家庭网络用户在电脑上安放了流媒体播放器【7 ，引。基于互联网中 流媒体技术的快速发展，全球各个相关i t 机构纷纷预言，流媒体将在不久的将来，成 为互联网应用的主流，必将推动互联网整体架构的革新，引领行业的发展。据悉由于全 球互联网经济发展步伐加快的影响，商业领域的应用已经明显成为当前流媒体应用的重 第l 章绪论 点，在商业应用的广阔前景下，技术供应模式也必将发生着革命性的变化。据英国 a n a l y s y s 公司最近公布的调查结果表明，针对视频流式媒体服务市场，随着视频流式媒 体技术服务日趋成熟，并成为企业的现实的选择，为企业宣传、产品介绍提供了有力的 平台。2 0 0 6 年欧盟市场规模从2 0 0 1 年的约2 5 0 0 万美元增长到约2 亿美元，规模扩大了 l o 倍，到2 0 0 9 年这一数据已经有了飞速的增长，已经达到了3 0 0 亿美元。相关部门预 测，在今后，流媒体服务市场主要将受到通信、科研和运营活动以及对风险投资提供信 息等用途的拉动。到2 0 1 5 年，流媒体传输的数据量将以年均9 0 的速度增长，相关的 销售额也将以年均5 0 的速度快速增长【9 1 。 表1 1 流媒体应用的增长趋势 t a b 1 1s t r e a m i n gm e d i aa p p l i c a t i o ng r o w t ht r e n d 年缈流式视频( k b p s )流式青频( k b p s )流式数据( k b p s ) 2 0 0 01 7 24 83 2 2 0 0 12 8 96 2 5 l 2 0 0 24 8 58 07 4 2 0 0 38 1 61 0 39 7 2 0 0 41 3 7 01 3 31 1 2 2 0 0 52 3 0 2 1 7 19 5 2 0 0 63 3 0 51 9 21 2 2 2 0 0 73 8 0 02 1 61 1 6 2 0 0 84 4 1 0 2 2 4 1 3 6 2 0 0 95 6 0 0 2 5 61 6 6 1 2 流媒体技术的现状与应用 1 2 1 流媒体技术现状 互联网的主流应用中，流媒体占据了很大的份额，并因流媒体服务广泛而又独特的 性质，从而占领了互联网重要应用市场，也很大程度上推动互联网整体架构的变革，带 动互联网相关信息技术经济的发展。特别是近几年来，流媒体技术在世界范围内已有广 泛的应用，特别是在上世纪末推出了第一个i n t e m e t 流媒体播放器以来，i n t c r n e t 流媒体 应用有了突飞猛进的增长，互联网技术的快速发展决定了流媒体服务市场的广阔应用和 前景。曾经有一组来自国际权威调查机构的数据显示，西方网络发达国家访问流媒体的 流媒体转发服务中关键技术的研究与实现 人数已达到1 1 亿人，约占网民l 3 的，在亚洲各国也迅速增加到2 5 0 0 万人，将近网民 的1 9 1 0 1 。在用户增长的同时，互联网上流媒体技术应用也出现大幅度增长。 当今，流媒体服务业务市场也呈现了巨大的潜力。早些年，苹果、思科、美国宽讯 公司、飞利浦和美国太阳就成立了一互联网流媒体联盟( i s m a ) ，目的是共同推动流媒体 服务的发展，并制定相关统一标准和协议，加快流媒体的发展。形成了一个国际化的流 媒体服务体系，同时竞争压力也形成，如何在这个竞争的领域取得自己的份额，成为很 多i t 企业的关注焦点。国外i t 公司对我国的技术渗透、资金注入，使得我国的流媒体 服务市场活跃，国内的流媒体市场同时也进入空前的发展时期。这其中也涌现了如优酷、 迅雷、土豆、百度奇艺网等，流媒体服务视频网站。其中优酷视频网在纽约证券交易所 上市也加快了我国流媒体服务行业的国际化进程，另外随着中国中央电视台旗下的视频 网站中国网络的电视台开播( c n t v ) ，国内很多电视台也走上了网络流媒体直播、点 播的道路，并伴随带宽的加大，流媒体服务已进入黄金发展时期【1 1 1 。 1 2 2 流媒体技术的应用 流媒体业务发展的强大市场动力来自于互联网业务的快速普及和迅猛发展，流媒体 服务业务正迎着这一趋势开始流行。流媒体技术广泛用于远程监控、网络电台、视频点 播( v o d ) 、新闻发布、电子商务、直播系统、网络广告、远程教育、远程医疗、视频 会议等互联网应用的各个方面。流媒体服务技术的应用正在影响着人们的日常工作和生 活，并将为网络信息互动交流带来翻天覆地的变革【8 ，9 ，1 2 】。 1 ) 视频监控 监控系统在当今社会的利用越来越广泛，各行各业都在应用监控系统，它为社会安 保、企业的安全、大型活动等提供了便利和安全。视频监控系统主要应用在，居民小区、 银行监控、交通法规实施监督、渔业保护、工厂设备运行情况检测、港口漏油检测、输 电线路检测等领域。 视频监控系统，就是通过视频信息对相关区域进行查看，从而达到动态的监视目的。 现在的监控系统并不局限在查看这一点上，它可以分为两个方面，就是监视和控制。对 感兴趣区域或应该去保护地点进行实时查看就是监视，而控制就是通过图像信息的处理 来连接有关设备，对相应的设备做出联动的操作。只有这二者的作用结合起来，才完整 第l 章绪论 的体现监控的目的。例如在设备的工作状态监控领域中，通过实时图像处理，当设备出 现异常的时候，就可以把异常信息传送给设备，从而调整设备的运行状态，达到安全的 目的。从利用视频监控系统开始，其就在国民生产中起到里举足轻重的作用。视频实时 监控系统加强了人民生命财产的安全系数，也加强了生产过程自动化程度，保证了设备 的安全运行，减少了不必要损失，对生产管理有很大的作用1 3 】。 图1 1 监控系统简图 f i g 1 1m o n i t o r i n gs y s t e md i a g r a m 根据采用的技术的不同，可以把视频监控系统大体上分为模拟视频监控、数字视频 监控和数字网络远程监控系统三大类。由于传统模拟监控系统存在存储难度大、时限性 差、抗干扰能力不够等因素的影响，以及数字技术的大力发展，传统的模拟视频监控逐 渐被数字视频监控系统所替代【1 4 1 。数字视频监控系统是应用计算机网络、计算机图像处 理技术、流媒体传输技术等技术，进行视频采集、编解码、存储、网络传输等处理。由 于流媒体相关技术的飞速发展，许多现在的视频监控系统已集多媒体功能与一身，不仅 能传输视频信息，而且也能把传输音频、文字和控制等信息变成现实。 2 ) 视频点播 视频点播系统( v o d ) 是一种视频分发业务，受控于用户，处于不同位置的网络用 户，可以通过网络访问在服务器端的存贮的节目信息，这种形式类似家庭中的d v d 机， 然而视频点播系统的节目丰富程度、节目的清晰度是普通家庭d v d 影碟机无法超越的。 流媒体转发技术以及视频低码率压缩技术的快速发展，为各种v o d 新业务的实施提供 了强有力的基础。当今，随着电信3 g 业务，以及三网融合进程的加快，v o d 业务已经 从传统p c 终端v o d 业务发展到移动终端，数字电视机顶盒v o d 服务等【15 1 。 流媒体转发服务中天键技术的研究与实现 满足人们的休闲娱乐生活，是流媒体的重要的用途。特别是当今社会，数字图像设 备的普及，用户可以很简单的通过自己的摄像机、手机等数码设备获取视频信号，对数 字文件进行流媒体的压缩转变成流，发布到网络可以进行网络直播，也可以把原始数字 义件转换为流媒体格式文件，用于v o d 系统。在配置较高的p c 机上安装视频采集卡 和性能良好的声卡，通过视频采集卡对外界的视频信号精进采集，同时也对同步于声卡 采集的音频信号【1 6 1 。现在的v o d 系统中，加入了一些用户认证的方法，对不同的权限 的用户，提供不i 司的视频点播服务。 3 ) 直播系统 通过i n t e m e t 收看电视直播、体育直播、庆典活动等，已经成为互联网的重要用途 之一。但是由于带宽的限制，直播服务中有一些很难解决的问题，例如直播画面质量差、 延时过大、数据丢包严重。但是随着网络带宽的加大，特别是光纤的大量使用，用户的 带宽很人程度上提高。网络直播服务，开始从初级的低码率、低质量阶段走向高码率、 岛质量的阶段，逐渐满足用户的直播要求【l 】。 一 网络直播服务也逐渐突破了互联网带宽的限制，视频低码率传输技术，为在低带宽 、 的环境下传输高质量的视频信号提供了可能。在这其中，编码率压缩技术使得在不同环 境卜的用广，能够亨受连续的视频，只不过视频信号的质量有所不同。在目前，i p v 4 资源将要耗尽的情况下，i p v 6 服务也开始在全球悄然兴起，特别是在两方、日韩等发 达l 4 家，i p v 6 直播服务也日渐成熟。存我围部分高校和科研机构也介入了国家下一代 互联网，开展了i p v 6 直播服务【3 ，17 1 。 4 ) 远程网络教育 远程网络教育，顾名思义就是学生跟老师不同时出现在同一地理位置，而是通过网 络把信息从教师的授课端传递到远程的学生接收端，信息的内容可以是文字、视频、视 频、图片、动画等等。出于流媒体对嘲络的带宽要求的友好性，流媒体技术是最佳之选。 现在互联网时期，网络中流传的教学资源多来自于流媒体技术，其中被我们熟知的a d o b e f l a s h 动画、s h o c k w a v e 文件等，都是流媒体的产物，伴随流媒体技术的革新以及网络的 酱及，将会有更多的网络流媒体资源用于视频网络教育工作之中，也将成为教学的主要 形式。 第1 章绪论 远程网络教育平台，为受教育者提供了平等的教育机会，只要能够连入网络，就能 接受到同高校和科研机构相同的教学机会。发送端的教学者在互联网上发布上课的相关 爱 誊 通知，以及接收的方法，远程的受教育者，只要访阃相应的w e b 地址就能观看到远程的 、 视频信息，同现场的听众一样接受教育。此过程中，老师的讲课信息可以通过流媒体的 形式记录下来，为更多的人提供学习的机会。曾经有美国教授预言，随着互联网的普及 与发展，这种新型的教育方式将对传统的教育方式产生冲击，越来越多的人们会选择在 家里接受远程教育，而不用进入到大学接受现场教育。 5 ) 视频会议 视频会汉系统在当今社会用到的很多，这些系统都是在t c p i p 网络协议下建立起 来的，同时传统的会议系统，而利用流媒体技术作为核心技术的并不是多数。流媒体技 术不定足视频会议系统的唯4 选择，然而在视频会议发展过程中，流媒体的确起到了 很蕈要的推动作用【1 9 1 。 这里所说的视频会议系统同前面说的远程教育系统有些类似之处，然而视频会议实 时l 司步的性能要求较高。一场视频会议过程中，首先通过与p c 机相连的视频采集卡、 声卡等设备，把会议现场的视频音频信息采集，经过数字转化后，压缩为特定的流媒体 格式。压缩好的流媒体数据可以直接在特定的会议网络经行组播，也可以把相关的信息 传递到远端的组播服务器，在通过服务器进行转发【2 0 1 。为了能及时的同放，视频会议系 统往往要加入足够大的存储空间，用来存储相应视频会议信息。 1 3 课题的来源与主要工作 1 3 1 课题的主要来源 本文的内容来源于二个课题：一是某部委视频点播系统的升级项目，作者在完成此 系统升级工作的同时，研究了大量的流媒体服务的相关技术，对流媒体服务领域进行了 相关的研究分析。第二个课题是结合某海洋渔业部门对渔业资源保护流媒体转发的相关 需求，独立完成了“辽宁渔政视频转发系统”的搭建，在系统的测试、运行过程中，进 行了相关研究工作。 0 擎 r 1 i ； ；， 流媒体转发服务中关键技术的研究与实现 1 3 2 文章的主要工作 本文主要研究了流媒体服务的相关技术，流媒体发展的历史与前景，以及流媒体技 术的主要应用。在理论的基础之上，首先完成了整个流媒体转发系统关键部分，也就是 流媒体转发系统服务器设计和实现，并进一步设计了b s 与c s 相结合的整个转发系统 结构，以及设计和实现了流媒体转发服务系统其它的各个部分，最终完善了整个流媒体 转发服务功能。 1 4 论文的组织结构 根据本课题的研究思路和相关技术的研究分析，以及渔政视频转发系统设计和实现 过程，本文的组织结构如下所示： 第l 章为引言，概括介绍了流媒体技术研究的背景与意义，以及流媒体服务体系发 展的现状和主要的应用，并对主要的应用进行了简单的介绍。另外，引言部分也介绍了 课题的主要来源，本文将要进行的主要工作，以及接下来文章的主要组织形式。 第2 章主要介绍了流媒体服务体系中的主要理论知识、基本概念、思想方法。其中 对流媒体领域的发展、流媒体传输特点、流媒体传输过程中的相关协议、流媒体中的常 用压缩技术和文件格式，最后介绍了视频服务质量q o s 、阻塞控制技术的相关内容。 第3 章是流媒体服务器设计开发研究的章节，分析了流媒体转发服务器在整个转发 系统中的关键作用。设计了用于减轻带宽压力和集中控制的流媒体服务器软件，并通过 c + + 程序实现了程序的具体编码工作，为整个系统搭建建立基础。 第4 章介绍了整个流媒体转发服务系统的设计方案，介绍了c s 和b i s 相结合的系 统解决方案。其中主要介绍了视频采集点的信息发布系统，客户端播放器的软件的设计 与实现，以及渔政执法船海上定位模块构想与实现。 第5 章是文章的总结与展望部分，本章总结了课题的研究结果，分析研究过程中遇 到的问题，总结课题研究的不足。另外，对接下来的研究进行了展望，为后续的研究工 作进行简单的规划。 第2 章流媒体相关技术综述 第2 章流媒体相关技术综述 2 1 流媒体技术概述 所谓流媒体( s t r e a m i n gm e d i a ) ，就是在宽带网络上按时间的顺序，先后依次传输和 播放连续的音频、视频等媒体数据流。流媒体数据流具有三大特点，它们是：实时性、 连续性和时序性，流媒体数据流不同于传统的数据流，它们具有严格的前后顺序，将要 播放的媒体流信息，必须在特定的时间到达【2 1 之3 1 。 按照技术范围，可以把流媒体分为狭义流媒体和广义流媒体两种：狭义流媒体技术 是一种相对于传统媒体技术的概念，传统的媒体技术就是那种先下载，后播放的媒体形 式。而狭义的流媒体技术是一种数据网络中获取音频、视频、动画等数据信息的新概念、 新方法，支持多媒体数据的实时播放和实时传输，是其重要的特征。相对于狭义的流媒 体技术，广义的流媒体技术是能够使动画、音频、视频等媒体产生和传输连续的传送流 和回放流的一系列相关的协议、方法、信息的总称【4 ，2 4 1 。 流媒体技术并不是技术独岛，并不是单一的形式而存在的，它的实施是建立在很多 相关的技术之上的，这其中包括网络协议技术、媒体数据的采集方法、大量媒体数据的 存储技术、媒体文件的数字压缩技术、流媒体体系中服务质量技术以及流媒体数据的转 发技术。 2 2 流媒体技术的发展 早在上世纪的窄带网络时代，流媒体技术就开始有了初步的发展。曾在1 9 9 4 年就 有一家名为p r o g r e s s i v en e t w o r k s 的美洲公司成立，专门从事流媒体的研发工作，从此 流媒体这一感念就正式在互联网产业上登场历史舞台。仅仅在一年后的1 9 9 5 年， p r o g r e s s i v en e t w o r k s 公司就推出了具有自主产权c s 结构的音频服务系统，被命名为 r e a la u d i o ，并在接下来的几年引领了这一行业的发展，推动了网络流媒体技术的跨越 式发展。两年后的，该公司更名为人们现在熟知的r e a ln e t w o r k s 公司，其推出的流媒 体播放器产品r e a l p l a y e r 系列，也出现了十分广泛的应用。在r e a ln e t w o r k s 公司相对 最壮大的时期，占领了当时流媒体市场的8 5 的份额。美国r e a ln e t w o r k s 公司才是真 流媒体转发服务中关键技术的研究与实现 止意思上的流媒体技术的鼻祖1 2 5 1 。 美国m i c r o s o t t 公司，也曾是r e a ln e t w o r k s 公司的主要股东之一，然而比尔盖茨 自己i 司时也发现了该市场的前景，认准了流媒体将有广阔的前景，于是开始进军流媒体 领域，并在短时间内推出了自己拥有全新格式的流媒体播放器产品w i n d o w sm e d i a p l a y e r ，从此m i c r o s o f t 公司开始在自己的w i n d o w s 操作系统上绑定w i n d o w sm e d i a p l a y e r ，借助m i c r o s o t t 公司操作系统的优势，迅速占领了流媒体市场，因此m i c r o s o f t 公司也拉开了与r e a ln e t w o r k s 公司在流媒体市场正面竞争的序幕。 在2 0 0 7 年5 月底，m i c r o s o f t 曾公布了近2 0 0