VOD视频点播技术在北京广播电视大学昌平分校的应用毕业设计.doc

网网络络 教教育育学学院院 毕毕 业业 设设 计计 设设计计题题目目 VOD 视频点播技术在北京视频点播技术在北京 广播电视大学昌平分校的应用广播电视大学昌平分校的应用 1 摘要摘要 本文通过对北京市广播电视大学教学模式的阐述和网上教学现状的分析 指 出目前电大系统网上教学的实现载体 电大在线 远程教学平台运行十余年所 存在的一些问题 特别是在视频学习方面给学习者带来的不便 结合现代远程教 育技术理论及计算机网络技术的快速发展 以及北京市广播电视大学建设开放 大学的契机 提出了北京市广播电视大学VOD Video on Demand 视频点播系统 的设计与实现 文中分析了北京市广播电视大学VOD视频点播系统应具备的主要 功能及设计思想 介绍了其主页面和后台管理系统的分析设计 对各个功能模 块做了较为详细的阐述 给出了部分功能的实现代码 对系统的数据库部署也进 行了论述 提出了关键的数据表 主要包括用户表 User 专业表 Specialty 课程表 Course 文章表 Article 和管理员表 Admin 等 同时 结合北京市 广播电视大学的实际情况 对VOD视频点播系统的硬件条件 网络运行环境和安 全技术措施也进行了相关的介绍 客观地讲 北京市广播电视大学VOD视频点播系统并没有应用目前较深的计 算机理论和先进的前沿技术 但从工程学的角度看 它解决了视频学习这个困扰 我们的问题 成为了 电大在线 远程教学平台的一个相当重要的辅助学习系统 极 大地提高了学习者网上学习的兴趣和积极性 推动了北京市电大的网上教学 VOD视频点播系统的实现 对我校具有十分重要的意义 关键词 关键词 广播电视大学 网上学习 开放大学 视频点播 2 目录 摘要摘要 1 一一 绪论绪论 3 一 研究背景 3 二 二 VOD 技术综述技术综述 3 三 用户需求分析三 用户需求分析 8 四 北京广播电视大学昌平分校数据网络概述四 北京广播电视大学昌平分校数据网络概述 8 一 北京广播电视大学现有网络结构 一 北京广播电视大学现有网络结构 8 五 五 VOD 视频点播技术在北京广播电视大学昌平分校的应用视频点播技术在北京广播电视大学昌平分校的应用 9 一 VOD 视频点播系统逻辑结构 9 二 VOD 视频点播系统设备选型 10 三 VOD 视频点播系统的分析与设计 11 四 VOD 视频点播系统的实现 20 五 音视频编解码方法 27 六 资源管理 27 七 流量计算 28 八 网络安全措施 28 六 方案评估六 方案评估 29 致谢致谢 31 参考文献参考文献 32 VOD 视频点播技术在北京广播电视大学昌平分校的应用视频点播技术在北京广播电视大学昌平分校的应用 3 一一 绪论绪论 一 研究背景 国家现代远程教育的发展 以及 Internet 技术和卫星宽带传输工程的实施 为我国现代远程教育的发展奠定了深厚的基础 广播电视大学是一个由教育部 批准组织实施 人才培养模式改革和开放教育试点 的办学系统 是一所以现 代电子信息技术为主要手段 采用广播 电视 文字 音像教材 计算机和网 络等多种媒体进行远程教学的开放性高等学校 这种开放教育就是基于计算机 网络技术基础上的现代远程教育 近年来 随着现代远程教育技术和计算机网络技术的飞速发展 作为世界上 最大的远程教育教学系统 广播电视大学的教学模式己经发生了深刻的变化 目前已经发展成为我国现代远程教育的主干力量 特别是 2010 年 中央广播电 视大学提出了建设中央开放大学的口号 目前北京广播电视大学昌平分校也正 在追随中央广播电视大学的步伐 积极致力于建设开放大学的努力之中 本项目结合我校现有的计算机硬件设备和网络环境 设计开发了北京市广播 电视大学 VOD video on Demand 视频点播系统该系统的实现 对于我校具有较 为重要的意义 它解决了 电大在线 远程教学平台在视频上传浏览功能上的 欠缺 为学员搭建了一个更为高效 顺畅的视频浏览学习平台 本项目实现之后 教师打破了 电大在线 远程教学平台在视频上传上的瓶 颈 同时学员可以在一个统一的平台上学习更为丰富 集中的视频资源 该项目 的实现 使大量视频学习资料有了一个统一的平台 大大丰富了我校的网上教学 极大地提高了学员进行网上学习的兴趣和积极性 在当前北京广播电视大学昌 平分校建设开放大学的大背景下 该系统的实现显得尤为重要 二 二 VODVOD 技术综述技术综述 VOD 视频点播 Video on Demand 即按需要的视频流播放 是近年来新兴 的传媒方式 是计算机技术 网络通信技术 多媒体技术 电视技术和数字压 缩技术等多学科 多领域融合交叉结合的产物 视频点播是 90 年代在国外发展起来的 目前我国一些城市在小范围内已有 4 试验性的视频点播系统 视频点播系统主要由控制中心的大型计算机服务器 传输及交换网络 用户端的接收机顶盒或计算机组成 当用户发出点播请求时 该计算机服务器就会根据点播信息 将存放在节目库中的影视信息检索出来 合成一个个视像数据流 通过高速传输网络送到用户家中 对用户而言 只需 配备相应的多媒体电脑终端或者一台电视机和一个机顶盒 一个视频点播遥控 器 VOD 技术使人们可以根据自己的兴趣 不用借助录像机 影碟机 有线电 视而在电脑或电视上自由地点播节目库中的视频节目和信息 是可以对视频节 目内容进行自由选择的交互式系统 视频点播业务是交互型的多媒体调用业务 用户通过它可以获取影视节目 社会服务信息等影视服务 还可以对节目实现编辑与处理 倒退 暂停 搜索 等等 视频点播系统可以接收多位用户同时点播同一节目 互相没有冲突 形象地说 使用视频点播业务就如同在自己的影碟机或录像机上看节目一 样方便 并且视频点播向用户提供的服务内容将远远超过普通录像带的内容 如用户甚至可以用视频点播系统浏览 Internet 网络 收发电子邮件等等 VOD 的本质是信息的使用者根据自己的需求主动获得多媒体信息 它区别 于信息发布的最大不同 一是主动性 二是选择性 从某种意义上说这是信息 的接受者根据自身需要进行自我完善和自我发展的方式 这种方式在当今的信 息社会中将越来越符合信息资源消费者的深层需要 可以说 VOD 是信息获取的 未来主流方式在多媒体视音频方面的表现 VOD 的概念将会在信息获取的领域 快速扩展 具有无限广阔的发展前景 传统的电视系统信息单向传送 用户只能被动接收 而 VOD Video On Demand 即视频点播 也称交互式电视点播系统是以 用户自主 的崭新概念 为基础的双向视音频信息系统 实现了按用户需要播放视音频节目的愿掣 VOD 是未来信息高速公路构架的重要组成部分 也是未来信息服务中宽带业务 的灵魂 该技术是计算机技术 网络通信技术 多媒体技术 电视技术和数字 压缩技术等多学科 多领域融台交叉结合的产物 它是一个基于多媒体网络的 应用 图 1 为视频点播系统硬件结构图 视频点播系统的硬件核心由 4 部分组 5 成 即视频点播服务器 Web 服务器 数据库服务器和硬盘阵列 图 2 1 VOD 技术不仅可以应用在电信的宽带网络中 同时也可以应用在小区局域网 及有线电视的宽带网络中 如今在建设智能小区过程中 计算机网络布线已成 为必不可少的一环 小区用户可以通过电脑 电视机 配机顶盒 等方式实现 VOD 视频点播应用 丰富了人们的文化生活 有线电视经过双向改造 可以让 广大的电视用户通过有线电视网点播视频节目 视频点播的工作过程为 用户在客户端启动播放请求 这个请求通过网络发 出 到达并由服务器的网卡接收 传送给服务器 经过请求验证后 服务器把存储 子系统中可访问的节目名准备好 使用户可以浏览到所喜爱的节目菜单 用户选 择节目后 服务器从存储子系统中取出节目内容 并传送到客户端进行播放 通 常 一个 回放连接 定义为一个 流 采用先进的 带有控制的流 技术 支 持将上百个高质量的多媒体 流 传送到网络客户机 客户端可以在任何时间 播放存在服务器视频存储器中的任何多媒体资料 客户端在接收到一小部分数 据时 便可以观看所选择的多媒体资料 这种技术改进了 下载 或简单的 流 技术的缺陷 能够动态调整系统工作状态 以适应变化的网络流量 保证恒定的播 放质量 VOD 的最初出现是为了更好的满足用户对自主收看视频节目的需求 但是随 着 VOD 技术的不断进步 其广泛的应用对大众文化和商业运作模式都将产生强 6 烈的影响 VOD 不仅可以为终端用户提供多样化的媒体信息流 来扩大人们的 信息渠道 丰富人们的精神生活 而且在医院 宾馆 飞机等场所的娱乐 公 司的职员培训 远距离市场调查 公司的广告业务等领域将逐渐充斥着 VOD 技 术的全新应用 视频服务系统 VOD 具有以下鲜明特点 采用客户端 服务器模式 拥有完整的视频服务系统 包括 独立视频服务器 网络视频流传输控制系统 应用管理系统 独立客 户端解码器 完全模块化设计 视频服务器采用独立服务器方式 大大提高了服务器的性能 保证了视频服 务器的安全性和保密性 支持各种国际标准和国际主流的视频音频格式 包括 MPEG1 VCD SVCD AVI MPEG2 DVD VOB MPG MPEG4 DIVX ASF WMV R M QUICKTIME MP3 CD MIDI WAV RA AU 等视音频格式 支持各种课件点播 包括 文本 图片 程序文件 动画 如 FLASH 超文本 POWERPOINT 文 件等 支持单路或多路 MPEG 流的广播 直播 转播和录播 可截取视频 音频或视音频片段 一个画面 声音 采用智能适应流传输协议 在数据传输过程中 点播端并非每时每刻占用固定网络带宽 保证了流媒体 服务器总带宽资源的充分利用 提供 集中式 和 分布式 两种服务系统构架 支持服务器多网卡数据输出 采用 分布式 架构体系 多台服务器能大量 并发同一或不同数据流 能自动实现负载均衡 采用多线程处理机制 充分利用中央处理器的资源 并对内存 硬盘 网卡及服务器总 I O 出口进 行了优化 使得本 VOD 系统对系统资源的占用率比同类软件要低得多 支持多种操作系统 7 兼容 WINDOWS LINUX UNIX 等网络操作系统和目前国际主流的数据库 可 基于 IP 网 ATM 网等网络环境提供本地或远程视频服务 支持在 Cable Modem XDSL ISDN DDN 帧中继等接入中应用 完善的用户权限管理 支持用户组管理 一个用户可同时属于各种逻辑组 用户权限管理 用户 具有特定权限 和用户带宽分配管理 给用户分配一定带宽 支持内容组管理 内容和组之间是一对多关系 便于使用 节目信息的拖 动和复制 以 资源管理器 的方式操作 简单 方便 快捷 能单个节目处 理和批量节目处理 能自动识别节目格式类型 节目时长 节目码率等 具有强大的节目检索 和查询功能 支持自动统计节目点播率 点播排行榜 统计计费等 支持对服务器进行时间段设置管理 总输出带宽管理 输出节目码率管理 等 能实时对服务器和用户进行在线监控管理 对在线用户发送和广播消息 系统具有双重网络视频服务安全认证策略 即应用层认证和服务器核心认 证 应用层认证通过用户名和密码确认 服务器核心认证包括 IP 地址和用户名 的优先权以及权限级别安全确认 采用标准格式存储数据 支持视频数据的分布存储 可对不同磁盘实行分盘存储 也可集中多块盘片 通过 RAID 技术方式存储 以减少磁盘寻道时间 提高数据的访问速度 客户端操作简单 基于 WEB 方式浏览访问 播放时能够及时响应拖动 暂停 快进 快退 静音 绝对定位 平衡调整 音量整播放等常用的标准控制 可以设定播放顺序 随机播放及循环播放 调 整播放速率 播放慢动作和快动作 功能介绍 本视频服务系统作为最新一代完整的流媒体服务系统 具有以下非常完善的 核心应用和管理应用功能 核心应用功能 8 视频点播 客户终端能够在远程或局域网里随意自由地点播各种流媒体格式 的视音频节目 课件点播 客户终端能够在远程或局域网里随意自由地点播各种文本 图片 动画 执行程序等课件节目 视频广播 能够对已存储的视频向远程或本地的所有用户进行广播 客户端 只要联网在线 均能接收到广播节目 视频直播 能够对来自其它外来的视频源进行实时采集 录制并实时向远程 或本地的所有用户进行直播 客户端只要联网在线 均能接收到直播节目 三 用户需求分析三 用户需求分析 目前 北京市电大系统的网上教学主要是通过 电大在线 远程教学平台实 现的 中央电大 各省级电大 地市级电大及旗县级教学点都拥有自己的一套 独立运行的 电大在线 远程教学平台 并通过各自的 电大在线 远程教学平 台组织日常的网上教学活动 作为一项常规工作 每年的 12 月份 中央广播电视 大学通过各省级电大的远程教学平台对北京市 44 家省级电大及其所辖下级电大 的教学组织情况 教师的导学工作以及学生的学习情况等进行年度检查 以便掌 握北京市电大系统的教学状况 并最终形成反馈意见 促进北京市电大系统的建 设 因此 目前 电大在线 远程教学平台在整个电大系统内发挥着不可替代的 作用 电大在线 远程教学平台运行己有十多年的时间 在北京市电大系统的建 设和发展中发挥了重要作用 然而 虽然经过了数次升级 电大在线 远程教学 平台依然存在着比较多的问题 特别是在视频资源上传浏览这一功能上 其问题 相对比较明显 随着网络传输速度的提高和计算机性能的不断提升 学习者对于 网络媒体多样性的需求日益增加 学习者己经厌烦了千篇一律的文字资料 而视 频以其直观 形象的特点 越来越为学习者所需要 伴随着学习者视频学习需求 的增加 电大在线 远程教学平台在这一方面的问题也随之越来越被突显出来 目前 我校的视频资源越来越丰富 这其中主要包括远程教育技术中心录制科 每年自己制作的视频课程 每年购买的视频资源 中央电大的 IP 课件以及其它 院校的一些共享视频课程 这些视频资源急需一个统一的发布点进行发布 以便 9 学员能够轻松地进行个性化学习 因此 改进 电大在线 远程教学平台在视频 学习方面存在的问题 建设一个高效的网上视频学习系统势在必行 四 北京广播电视大学昌平分校数据网络概述四 北京广播电视大学昌平分校数据网络概述 一 北京广播电视大学现有网络结构 一 北京广播电视大学现有网络结构 目前 北京市广播电视大学校园网实现了千兆光纤接入 百兆交换到用户桌面 实 现了电信 联通 教育科研网三网互融 VOD 视频点播系统目前在我校校园网 内网运行 主要是学员在机房集中上课时使用 其并发量相对不是很大 因此我校 目前的网络状况完全能够满足该系统的运行需求 学生在浏览视频学习资料时 可以保证做到快速 顺畅 五 五 VODVOD 视频点播技术在北京广播电视大学昌平分校的应用视频点播技术在北京广播电视大学昌平分校的应用 一 VOD 视频点播系统逻辑结构 系统要求能为视频节目的 制作 发布 与 点播 提供完全解决方案 并建立涵盖 客户 数据 和 管理 3 个层面的基于互联网的视频点播应 用平台 具体功能如下 1 制作功能 能将 捌好的模拟信号视频节日转换成 Real 格式的流媒体文 件 2 发布功能 能通过耵 P 的方式将视频文件上传至远端的视频点播服务器 3 点播功能 能为蜕众提供操作方便 结构清晰 外观时尚的点播平台 4 客户层面 为观众提供节目内容简介和旧期节目重播等功能 5 数据层面 建立可靠的视频文件库和视频信息库 为用户点播 管理员 查询和资料归档提供支持 6 管理层面 建立易于操作的后白维护系统 可为电视中心管理人员提供 新闻发布 编辑信息 删除旧档等功能 在对用户的需求进行调研后 将视频点播系统从下至上划分为 管理层 数据层 和 客户层 3 层结构 见图 2 10 图 5 1 视频点播系统逻辑结构 其中 最低层管理层卡要解决廿日制作 发布和维护等功能 操作对象足电 视中心的管理员 具体功能包括上传制作完成的视频文件 节目分类管理以及 管理员根据需要添加 修改和删除视频节目的基本信息 如节目期号 发布时间 内容简介等 的功能 中间层数据层土要由 视频信息库 和 视频文件库 两部分组成 用以储存视频文件和信息 其中 视频信息库用于储存视频节目 的各类相关信息 视频文件库用于储存视频节目的视频文件 最上层客户层的设计服务对象是收看节目的观众 所以客户层界面设计必须 考虑到心用操作简便 分类明确的要求 主要功能包括在线收看 用户可进行播 放 暂停 全屏等操作 旧期节目重播 用户根据需要重播旧期节目视频档案 以及节目内容简介功能 便 F 用户了解节日内容 收看自己感兴趣的节目 等 二 VOD 视频点播系统设备选型 目前 北京市广播电视大学正积极致力于建设开放大学的努力之中 校领导相 当重视我校的网上教学 因此对于我们在硬件方面的投入力度也相对比较大 学 校先后投入资金购进了大量网络产品 大大优化了学校的基础设施建设 改善了 网上教学环境 目前我校使用的较新的服务器基本都是工 BM 系列的 主要用作学 校主站服务 电大在线 远程教学平台服务 教务管理系统服务 VOD 点播系 11 统等服务 硬件配置具体如下表 表 5 1 硬件配置 三 VOD 视频点播系统的分析与设计 5 3 1 VOD视频点播系统的功能需求 北京市电大 VOD 视频点播系统是为学员提供视频学习支持服务的一个学习台 为弥补当前 电大在线 远程教学平台所存在的不足 拟对北京市广播电视大学 VOD 视频点播系统提出以下功能需求 1 系统应能对学生的个人信息进行存储 2 系统应有用户注册登陆功能 防止不法用户侵入 3 鉴于电大学员都是成人 其知识层次和应用计算机网络进行学习的能力较 弱且差别较大 系统应设置相关版块对学习者进行常见问题的指导 4 为使学员的学习过程更加顺畅 系统应该提供专门的视频浏览播放器 5 系统应能对公共类视频和课程视频区别存储 公共类视频在主页面公开发 布 课程视频则只供登陆用户观看 应针对 VOD 视频点播系统的业务进行描述 从用户端发起请求 到被提供业务的 5 3 2 VOD 视频点播系统的设计思想 12 本系统的设计思想是以知识点为核心重组构造相关课程的学习内容 根据上 面对系统功能需求的分析 首先对系统中的知识点进行科学设计 搞清楚系统中 的知识点结构和各知识点之间的关系 然后设计出各个功能模块 完成需求分析 提出的各项任务 系统的应用人员分为学员 教师 系统管理员 主要应用对象 是学员 教师资源的上传以及管理员对系统的维护等 都是为学员的自主化学习 提供保障 北京市广播电视大学 VOD 视频点播系统的结构框架如图 3 所示 北 京 市 广 播 电 视 大 学 V O D 视 频 点 播 系 统 首页 注册 登录 课程学习 顶部导航 内容板块 版权信息 后台管理 Admin 图 5 1 北京市广播电视大学 VOD 系统结构框架图 由于视频文件体积普遍较大 在发布视频文件时 如果使用 HTTP 协议进行上 传很可能会导致速度缓慢 甚至上传失败等问题 因此本系统将架设 FTP 服务器 为 教师及管理员上传视频文件提供 FTP 协议的上传方式 保证上传速度和成功率 FTP 上传完成后的文件即可提供流媒体服务 供用户观看和下载 目前 北京市电大 v0D 视频点播系统尚处在系统运行初期 由 1 台 IBM3650 服 务器的同一个网卡提供 WEB 应用 流媒体服务和 FTP 上传服务 当此网卡 I O 过 高时可以考虑扩展网卡 使用一个网卡提供流媒体服务 使用另外一个网卡提供 WEB 应用服务和 FTP 文件上传功能 13 5 3 3 VOD 视频点播系统的技术应用 下表列出的是北京市广播电视大学 VOD 视频点播系统在设计实现中所用到的 主要技术 在系统设计之初 出于系统稳定性方面的考虑 为避免系统漏洞 拟定 使用的是 Linux 操作系统 但在服务器采购回来以后 其自带了一套正版 WindowsServer2003 操作系统 为了日后更好地获得厂家对硬件的维护和升级服 务 目前本系统延用了其自带系统 表 5 2 应用的主要技术 5 3 4 系统的技术路线 以下将对 VOD 视频点播系统所用到的主要技术作简要的介绍 IIS6 0 和 WindowsServer2003 在网络应用服务器的管理 可用性 可靠性 安全性 性能与可扩展性方面提供了许多新的功能 IIS6 0 同时增强了网络应用 的开发与国际性支持 IIS6 0 和 WindowsServer2003 提供了最可靠的 高效的 连接的 完整的网络服务器解决方案了 IIS6 0 具有如下特点 容错进程架构 应用程序池 IIS6 0 的容错式进程架构将 web 站点和应用程序隔离到一个自包含单元之 中 又称应用程序池 应用程序池为管理员管理一组 Web 站点和应用程序提供了 便利 同时提高了系统的可靠性 因为一个应用程序池中的错误不会引起另外一 个应用程序池或者服务器本身发生故障 自动进程回收 IIS6 0 可以根据一组灵活的标准和条件 例如 CPU 利用率和内存占用情况 自动停止和重新启动发生故障的 Web 站点和应用程序 同时将请求放入队列 14 IIS6 0 还可以在回收一个工作进程时对客户机的 TCP 工 P 连接加以维护 将 Web 服务客户端应用 程序与后端不稳定的 Web 应用程序隔离开来 快速故障保护 如果某个应用程序在短时间内频繁发生故障 IIS6 0 将自动禁用该程序 并 且向所有新发出和排入队列的针对该应用程序的请求返回一个 503 服务不可 用 错误信息 此外 还可以触发某些定制操作 例如触发一个调试操作或者向 管理员发出通知 快速故障保护可以保护 Web 服务器免遭拒绝服务攻击 Web 园 IIS6 0 的工作进程隔离模式还允许多个工作进程被配置到针对某个给定应 用程序池的服务请求上 这种配置又被称作 Web 园 web garden SQLServer200 相比之前 SQL 家族内被广泛使 SQLServer2000 SQLServer2005 具有如下一些新的特点 在线恢复 使用 SQLServer2005 版的服务器 数据库管理人员将可以在 SQL 服务器运行 的情况下 执行恢复操作 在线恢复改进了 SQL 服务器的可用性 因为只有正在被 恢复的数据是无法使用的 而数据库的其他部分依然在线 仍然可供使用在线检 索操作 在线检索选项可以在数据定义语言 DDL 执行期间 允许对基底表格 或 集簇索引数据和任何有关的检索 进行同步修正 快速恢复新的 速度更快的恢 复选项可以改进 SQL 服务器数据库的可用性 管理人员将能够在事务日志向前 滚动之后 重新连接到正在恢复的数据库 安全性能的提高 SQLServer2005 包括了一些在安全性能上的改进 例如数据库加密 设置安 全默认值 增强密码政策 缤密的许可控制 以及一个增强型的安全模式 数据库镜像 通过新数据库镜像方法 将记录档案传送性能进行延伸 用户可以使用数据库 镜像 通过将自动失效转移建立到一个待用服务器上 增强 SQL 服务器系统的可 用性 15 5 3 5 VOD 系统的技术特点 在技术使用方面 北京市广播电视大学 VOD 视频点播系统具有如下特点 应用 net 的页面缓存 内存缓存技术 减少了对网站和数据库的访问 提 高了系统的响应效率 应用 net 的自定义控件技术 提高代码的复用率 提高程序的开发效率 应用了 XM1 技术 封装了对数据库访问的方法 提供统一的数据库访问机制 对数据库数据的访问 采用了分层访问的机制 提高了数据访问的安全性 采用存储过程实现对数据库数据的访问 提高了数据库的访问效率 扩展灵活 容错性强 5 3 6 VOD 视频点播系统的数据库设计 本小节给出支持本系统主要功能的 5 个关键的数据表 分别是用户表 USer 专业表 Specialty 课程表 Course 文章表 Art title 和管理员表 Admin 为了增强系统的可扩展性 所有的表设计中预留了五个字段作为扩展字段 日后在进行系统扩展时 可以直接选用这五个预留字段 加入新的功能 下面分 别对这 5 个表结构做详细设计 1 用户表 User 结构详细设计 ID 用户编号 User Name 用户名 PASS word 用户密码 Created Time 创建 时间 True Name 真实姓名 User identity 身份证号码 Student No 学号 Extended Field 扩展备用字段 下表为用户表 User 结构 16 表 5 3 用户结构 2 专业表 Specialty 结构详细设计 Id 专业编号 Specialty Name 专业名称 Specialty Code 专业代码 Creator Level 创建者级别 中央电大创建或省电大自建 Degree Type 专业类 别 本 专科 State 状态 开或关 Extended Field 扩展备用字段 下表为专业表 Specialty 结构 17 表 5 4 专业表结构 3 课程表 Course 结构详细设计 Id 课程编号 Course Name 课程名称 Course Code 课程代码 Creator Level 创建者级别 中央电大创建或省电大自建 Net Course Flag 网络课程标 识 State 状态 开或关 Extended Field 扩展备用字段 下表为课程表 Course 18 表 5 5 课程表 4 文章表 Article 结构详细设计 ID 文章编号 A 一 Heading 文章标题 Content 文章内容 Admin Id 发布者 ID Admin Name 文章来源 Image Url 文章包含图片 URL Video Url 文章包含 视频 URL Extended Field 扩展备用字段 下表为文章表 Article 结构 19 表 5 6 文章表结构 5 管理员表 Admin 结构详细设计 Id 管理员编号 Admin Id 管理员用户名 Password 管理员密码 Created time 管理员用户创建时间 Level 管理员等级 Leve1Jame 管理员等级名称 Extended Field 扩展备用字段 下表为管理员表 Admin 结构 20 表 5 7 管理员表 在本系统中 具有管理权限的有两类用户 即教师管理员和系统管理员 对于 教师管理员而言 其主要权限为进行文章管理 而系统管理员除对文章进行管理 外 更多是对于用户的管理 使用 Level 字段作为管理员级别的标志 对于不同 的 Level 赋予不同的操作权限 达到了安全控制的目的 为了保证系统的可扩展 性 将系统管理员和教师管理员的不同权限操作分别规划到两个文件夹内 然后 通过 web xml 中加入过滤器的方式进行权限过滤 四 VOD 视频点播系统的实现 1 系统基本结构的实现 通过前面的系统分析与设计 可以看出在实现过程中 系统主要包含了 5 部 分 它们分别是系统首页 分类信息管理 视频内容管理 系统公告管理和系 统用户管理 其结构如图 5 2 所示 21 图 5 2 视频点播系统结构图 2 前台页面的实现 1 系统首页实现 用户与系统的大部分交互都是在系统首页上完成的 系统首页是整个系统信 息的集中显示页面 它为用户提供了最直观的视频节目的内容介绍和分类 使 得用户能够通过简单的操作即可选择自己喜欢的视频节目 同盯也会突出显示 重要的信息 系统首页的页面如图 5 3 所示 图 5 3 系统首页界面 2 用户注册与登录功能 22 没有登录用户仅具备浏览视频基本信息的权限 无法进行视频播放 留言等 操作 所以系统从方便系统管理的角度出发 提供和登录功能 用户登录界面 如图 5 4 所示 图 5 4 用户登录界面 为方便无用户名的用户使用视频播放的功能 系统还提供会员注册的功能 需要用户输入用户名 密码以及联系邮箱 在注册界面注册成功的用户直接成 为系统普通用户 管理员权限不能由注册取得 用户注册界面如图 5 5 所示 图 5 5 用户注册界面 3 视频播放功能 当用户登录成功后 在视频信息页面点击播放链接后 系统会自动跳转到视 23 频播放页面 视频播放页面实现核心代码为 if g bNetscape document writeln 4 视频搜索功能 本系统支持两种视频搜索功能 用户登录成功后可以 根据视频分类查找还 可以使用搜索框进行视频搜索 下面分别介绍这两种视频搜索方式 1 根据视频分类进行搜索 利用首页的导航栏进行视频分类搜索 用户通过点击导航栏进入每个分类 然后再进一步查找要找的视频 从而缩小查找范围 其界面如图 5 7 所示 24 图 5 6 视频分类界面 2 利用搜索框进行视频搜索 点击系统首页上的查找视频按钮 会出现视频搜索框 用户可根据视频名 称和主讲人两种搜索关键词进行搜索 5 视频留言功能 用户成功登陆后 可对任意视频进行留言 3 后台管理系统的实现 后台管理系统在整个视频点播系统占有举足轻重的地位 设计优秀的后台管 理系统可以高效便捷的完成媒体文件的更新 使整个系统运行效率大大提高 从而更好的为用户服务 大大减轻管理员的管理难度 下面分别从登录功能 视频管理功能 用户管理功能和留言管理功能介绍本系统中的后台管理系统的 几种重要功能的实现 1 管理员登录功能 为了防止普通用厂 通过试验密码登录管理员帐号 系统在首页上没有显 示管理员登录接口 管理员想要进入后台需要在浏览器地址栏中输入 http localhost VOD admin login asp 进入管理员登录页面 如图 5 7 所 示 图 5 7 管理员控制界面 当管理员进入登陆界面后 输入用户名和密码提交系统验证 如果正确即 25 进入管理界面 如果错误系统会跳回上级页面并提示用户名密码错误 用户验 证页面 chkadmin asp 的核心代码如下 Password replace trim request password Set rs server createobject adodb reeordset sql select from admin where password Password and username username rs open sql coon l l if not rs bof and rs eof then if password rs Password then session admin rs username session flag rs flag Response Redirect manage asp else Call Error end if else call Error end If sub Error response write 26 response write 用户名或密 码错误 请重新输入 End sub rs close conn close set rs nothing set conn nothing 2 视频管理功能 管理员可通过视频管理页面管理已经发布的视频或者增加新的视频资料 3 用户管理功能 管理员可以通过用户管理页面维护视频点播系统的用户信息 用户分为两 类 普通用户和系统管理员 用户管理界面如图 图 5 8 用户管理界面 4 留言管理功能 留言管理功能主要用于对视频的评价 以便管理员对视频的上传和部署提 供指导和依据 其界面如图 5 9 所示 27 图 5 9 留言管理界面 五 音视频编解码方法 所谓视频编码就是指通过特定的压缩技术 将某个视频格式的文件转换成另 一种视频格式文件的方式 视频图像数据有极强的相关性 也就是说有大量的 冗余信息 其中冗余信息可分为帧域冗余信息和时域冗余信息 视频编码技术 就是将数据中的冗余信息去掉 去除数据之间的相关性 视频编码技术包含帧 内图像数据压缩技术 帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术 MPEG 由 ISO 国际标准组织机构 下属的 MPEG 运动图象专家组 开发 视频编码方面主要是 Mpeg1 VCD 使用 Mpeg2 DVD 使用 Mpeg4 现在 的 DVDRIP 使用的都是它的变种 如 DIVX XVID 等 Mpeg4 AVC 6 音 频编码方面主要是 MPEG Audio Layer 1 2 MPEG Audio Layer 3 mp3 使用 MPEG 2 AAC MPEG 4 AAC 等等 六 资源管理 用户访问并发量较大的时候 系统要能够保持较好的响应时间 这一点很重 要 因为我们下一步的设想是要把该系统推广到整个北京市电大系统 要让我们 所有教学点 工作站的学员也能够访问 VOD 视频点播系统 这样一来 系统的并 发量将会相当大 对系统的运行效率及稳定性将是一个极大的考验 资源内容维护界面默认为资源快速搜索界面 提供资源名称统计 包括次数 占用空间 上传个数等 用户可以通过关键字对资源进行检索 系统管理员可 以对资源内容的基本信息进行修改等操作 资源维护界面如下图 4 2 所示 28 图 5 3 资源管理页 七 流量计算 流量一般由节点数 每个节点需要的带宽 一般情况下同时在线的机率等 3 方面得出 由信息点分布得出使用校园网的信息点数约为 2000 个 用户视频点播对 带宽的要求比较高 一般要 100KB 以上 同时视频点播在线率约 60 左右 得 出校园网的使用流量为 2000 100KB s 60 1024 117 2MBps 综上所述 北京广播电视大学昌平分校在视频点播系统的总流量在 117 2MBps 上下波动 八 网络安全措施 1 校园网安全的影响因素 影响校园网网络安全的因素是多方面的 可以分为以下几个层面 1 物理层的安全 自然灾害是一个重要因素 如雷击 火灾 地震 洪水 战争等 这些自 然灾害严重危及机房设备 通讯线路 软件系统的安全 另一方面 机房的供 电 空调系统 计算机主机系统 存储系统 终端系统 数据通信信道的安全 也属于物理层的安全问题 29 2 网络层的安全 网络层不安全因素包括 数据传输过程中被非法侦听 网络设置被非法修 改造成线路中断 网络结构不合理造成非法入侵等 拒绝服务攻击及网络蠕虫 病毒使网络设备瘫痪 3 系统平台层的安全 系统平台层包括操作系统平台和应用软件平台两部分 存在黑客非法入侵 系统感染病毒 系统安全策略设置不当等安全问题 4 应用软件层的安全 软件开发人员不重视应用软件的安全性 程序设计时 不充分利用应用软 件支持平台提供的安全技术手段 代码编写不遵守安全规范 5 操作管理人员层的安全 操作管理人员安全意识不足 责任心不强 违反相应的操作规章制度 造 成系统软硬件平台损坏 系统保密信息泄露等问题 2 防火墙系统的设计 防火墙是设置在不同网络之间的一系列软硬件的组合 它在校园网与 Internet 网络之间执行访问控制策略 决定哪些内部站点允许外界访问和允许访 问外界 从而保护内部网免受外部非法用户的入侵 设计防火墙的目的就是不 让那些来自不受保护的网络信息进入专用网络 如 LAN 或 WAN 而仍能允许 本地网络上的你以及其他用户访问因特网服务 大多数防火墙就是一些路由器 它们根据数据报的源地址 目的地址 更高级的协议 专用标准或安全策略来 过滤进入网络的数据报 六 方案评估六 方案评估 上述介绍的校园 VOD 视频点播系统根据现代高职学院视频点播的需求特点 有效的利用了校园网络综合布线系统 实现了交互的点播方式 系统点播软件 采用多线程 P2P 流媒体处理技术 客户端支持 WEB 界面点播 实现了良好了 的人机互动 视频点播系统基本开发完毕 其功能基本符合用户需求 能够完成视频点播 用户注册和登录等主要功能 相关材料的查询以及各类相关功能的实现 并提 30 供部分系统后台管理功能 使用户方便进行数据的添加 修改和删除 本文对系统功能设计 系统软件结构设计和各相应模块的开发也作了详细的 描述和大量的工作 对服务端和客户端通信过程中的数据包结构和解析进行了 分析 由已完成的工作来看 要建设一个性能非常高的 VOD 系统是一件比较困 难的事情 我们要根据系统的实际需求以及需达到的规模 设计适当的系统方 案 采纳合理的体系结构 并选择合适的软硬件环境来达到预期效果 但也不 能脱离实际情况一味追求高性能 应兼顾系统的可扩展性 实时性和可维护性 等 31 致谢致谢 在学习即将结束和论文完成之际 首先要向我的导师表示衷心的感谢 在论 文撰写阶段 在百忙之中抽出时间 仔细审阅文章 并提出了很多宝贵而中肯的意 见 甚至包括一些诸如标点符号之类细微的问题 老师都为我一一指出 为论文的 顺利完成提供了重要的指导和帮助 在此 谨向老师严谨治学的态度表示敬意 向老师给予我的无私帮助表示诚致的谢意 其次 我要感谢北京邮电大学网络教育学院所有培养过我的老师 他们渊博的 学识和严谨的治学态度使我受益良多 还要感谢我的同学们 与他们共同学习开 阔了我的视野 为我以后的工作 学习增添了一笔财富 再次 向关心支持我的 家人 朋友 同事表示衷心的感谢 感谢家人的理解 朋友们的关心以及同事们 对我工作的大力支持 32 参考文献参考文献 1 张伟远 吴廷坚 网上学习理念两次变革的国际研究 网上学习的国际研究 0 系列 文章之一