２０１０年４月 第２７卷第２期 长治学院学报 Ｊｏｕｍ￣ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｉ Ｕｎｉｖｅｒｓ Ａｐｒ．，２０１０ Ｖｏ１．２７．Ｎｏ．２ 移动式网络直播系统的构建及实现 史维忠 ，程耀瑜 ，杨庆君 ，张向兵 （１．中北大学，山西太原摘０３００５１；２．山西机电职业技术学院，山西长治０４６０１１） 要：随着网络视频直播应用需求的不断增加，在流媒体技术日趋完善的基础上，构建个性化的视 频直播系统，要充分利用无线局域网的特点和优势，拓展视频采集设备的应用模式，实现系统最大性价比 前提下的便携可移动功能。 关键词：网络视频；直播；移动式；无线覆盖；实现 中图分类号：ＴＮ９４９．２９９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—２０１４（２０１０）０２—００１４—０３ 在流媒体技术有效解决网络视频传输带宽和 线覆盖，最终实现系统性价比最大前提下的便携可 质量的基础上，ＩＰ网络视频直播的个性化需求和应 移动功能。 用便更多地呈现出来。仅在我国高等院校，对精品 课程和实训教学现场、大型会议、重要讲座报告、大 型校园活动和演出，以及校园视频新闻发布等相关 １ 系统结构及原理 根据直播系统性能指标要求，教学现场可移动 应用的需求和必要性日益凸显。在相同的网络核心 实时采集、传输系统如图１所示，由ＣＣＤ摄像机多 协议和技术平台支持下，网络视频直播系统的硬件 源信号系统、视频切换器、ＵＳＢ／１３９４／采集编码器、 配置却千差万别，性价比差异很大，通常在前端固 ＵＴＰ／无线ＡＰ等传输介质、ＩＰ网络、视频服务器等 定安装的摄像头等采集设备，无法满足不同活动场 组成。所现场直播的要求；而要实现不同活动内容的现场 视频信号采集硬件系统架构中最前端的设备 直播，又需在各个场所大量重复装备，设备利用率 是摄像头，高速发展的电子集成制造技术，使摄像 极低。我们在参与、完成“教学现场转播的网络实 机（头）这种高精密设备的主流已定位于数码摄像 现”和“基于校园网的无线局域网技术应用”等课题 产品，其便携的外形、体积和高性价比，使构建重复 的基础上，针对网络视频直播应用中面临的问题， 移动使用而摒弃传统的固定式安装模式成为可能。 构建了包含摄像头（机）、视频采集卡、编码器、视频 目前，多数的数码摄像机采用了单个ＣＣＤ做为其 切换器以及ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等各种数字接口在内 感光器件，而一些中高端的数码摄像机则用３ＣＣＤ 的配置规范或标准，利用无线局域网技术，实现前 作为其感光器件。以Ｍｉｎｉ ＤＶ为纪录介质的数码摄 ４英寸的金属蒸镀磁带来记录高质量 端编码器信号上传和用户终端在自组网络中的无 像机，通过１／ｌ多源 ｆ信号ｌＩ —————● ｊ切换ｊ ——● ｛ ｌ采集、编码器Ｉ ——一—————１ ｌｊ ＡＰ传输 Ｉ —————————● １网络ｌＩ ————————－１■Ｉ １服务器ｌ ＩＬ 。。。—广 Ｌｒ— ＿。。＿。— ｌ视频ｌ ｌＵＳＢ／１３９４／ ｉ ｆ ＵＴＰ／无线Ｉ Ｉ ＩＰ ｆ ｒ视频 ｆ Ｉ Ｌ——一收稿日期：２００９一ｌ１—１５ ｝ 一Ｉ 电 源 ｉ Ｉ 图１ 移动式网络直播系统结构原理图 作者简介：史维忠（１９６４一），男，山西阳泉人，研究生，讲师，主要从事现代教育技术应用与开发方面的研究。 史维忠，程耀瑜，杨庆君，张向兵移动式网络直播系统的构建及实现 的数字视频信号，最早在１９９４年由松下等多个国 际厂家联合开发生产，专业级代表机型有索尼公司 的ＤＶＣＡＭ等系列机型。２００５年由ＪＶＣ率先推出采 用硬盘作为存储介质的数码摄像机，不仅能够确保 长时间拍摄，在向电脑传输拍摄素材时，也不再需 要ＭｉｎｉＤＶ磁带摄像机那样烦琐、专业的视频采集 设备，仅需将ＵＳＢ连线与电脑连接，就可轻松完成 素材导出，由此也成为教育技术应用的首选设备。 根据教学（实训）现场和教学过程的拍摄要求 确定２个以上机位，多路数码摄像机采集的Ａ／Ｖ信 号要依据传输内容要求，切换、选择其中一路信号 至视频采集盒作Ａ／Ｄ转换，通过ＵＳＢ／１ ３９４传输后 对视频信号进行编码，再借助ＵＴＰ／无线ＡＰ等传输 介质和ＩＰ网络传送到视频服务器。服务器采用目 前比较流行的ＷＩＮＤＯＷＳ的ＭＥＤＩＡ等流编码技 术，支持标准的ＲＴＰ／ＲＴＳＰ协议，支持Ｂ／Ｓ和Ｃ／Ｓ两 种架构，根据服务器设定进行直播或录制，使接人校 园局域网的终端用户通过ＩＥ浏览器实时观看到视 频画面。自组无线网可以解决由于各种原因未能实 现网络物理接入，或新增加的网络“盲区”覆盖问题。 利用无线Ｈｕｂ上传视频编码信号，摆脱了直播现场 网络物理布点的约束，增强了移动式直播架构的适 用性。无线网依托的ＩＥＥＥ ８０２．１ｌｂ／ｇ／．等标准，具有 广阔的开发前景和应用价值，目前ＩＥＥＥ ８０２．１ ｉｎ标 准尚为草案，但产品已层出不穷。本方案基于ＩＥＥＥ ８０２．１ ｌｇ协议，使用２．４ＧＨｚ频段，传输速度不低于 ５４ Ｍｂｐｓ，经实验和开发，实现稳定、抗干扰基础上 １ １０ Ｍｂｐｓ最大传输速度是完全可以预期的。 ２实施方案 本方案拟采用的部分技术方法都比较成熟，在 很多领域得到了推广应用。在基于ＩＰ的以太网和 无线自组网环境中，提出的视频直播的可移动式信 号采集硬件系统架构及其可靠性和可扩充性研究 方案，在工作实践中经多次应用测试和比较，取得 了明显的性能改进和优化。 （１）摄像机ＳＯＮＹ ＤＣＲ—ＳＲ６５Ｅ。这是基于教育 部“精品课程录像课音／视频上传参数标准”选择的 一款经济型标清硬盘ＤＶ机，单ＣＣＤ／光学变焦倍 数２５／动态模式：约１４９万像素（１６：９），约１ １２万像 素（４：３）／高精细卡尔．蔡司镜头，ＡＶ视频接口／Ｓ视 频接口／音频接口／控制线接口。根据需求和预算， 选择适合的前端摄像机音视频采集产品是较容易 图２直播系统人机交互界面 实现的事情。 （２）解调器、机顶盒（电视直播用）。本直播系统 可接驳多路不同的源信号，例如，若直播数字电视 信号，需要接人数字机顶盒，一个数字机顶盒一般 解调出一路ＡＶ信号，提供直播一个频道电视的视 频源；若原始信号为有线电视（ＲＦ）信号，建议用射 频解调器，当需要同步解调出多个电视频道的ＡＶ 信号，我们建议用专业的多通道射频解调器 ＴＶ２ＡＶ，其运行稳定且实现方便。机顶盒可实现在 电视机或者监视器上接收视频直播，要根据机顶盒 的解码能力（能够解码的音视频格式）以及支持的 网络协议进行选择。 （３）视频采集卡。目前市场上的音视频采集卡 相当多，为了做到通用，要选择兼容性好的采集卡， 这样既可以做视频直播用，也可以做非线编系统的 采集卡使用，一般要选择大品牌的厂商，如：Ｏｓｐｒｅｙ 系列、Ｗｉｎｎｏｖ系列、圆钢、天敏、高创等。 （４）ＡＶ切换器。ＡＶ系列音视频矩阵切换器是 对ＶＩＤＥＯ或ＡＵＤＩＯ信号进行切换和分配的切换 设备，它可同时将多路ＶＩＤＥＯ和ＡＵＤＩＯ输人信号 分别切换到任何一个或多个输出通道。 （５）无线ＡＰ（Ｄ—ＬＩＮＫ ＤＷＬ一２１００ＡＰ ８０２．１ ｌｇ／ ２．４ＧＨｚ无线１０８ Ｍｂｐｓ接入点）。室外覆盖４００米， 无线调制技术ＯＦＤＭ（正交频分复用），基于ＩＥＥＥ ８０２．１ｌｇ协议，使用２．４ ＧＨｚ频段，传输速度不低于 ５４ Ｍｂｐｓ，经实验和开发，实现稳定、抗干扰基础上 １ １０ Ｍｂｐｓ最大传输速度是完全可以预期的。 （６）音视频线、转换头。这是视频直播效果好坏 的基础和首要条件，建议采用正规厂商的带屏蔽的 音视频线；尽量少用转换头，减少前端信号衰减。 （７）视频服务器与采集／编码笔记本电脑。ＫＮＡ 服务器与笔记本电脑必须处在同一网络地址段内， ・１５・ 长治学院学报 图３系统拓扑结构图 如服务器ＩＰ为１９２．１６８．２．３，笔记本电脑ＩＰ为 直播或录制等不同工作模式，管理员的控制命令可 Ｐａｇｅ）开发环境，为用户提供一个人机交互界面（如 态网页技术。系统拓扑结构，如图３所示。 参考文献： 京：北京大学出版社，２００４． 应用［Ｍ］．北京：北京邮电大学出版社，２００１． 术［７］．微型机与应用，２００１，（６）：１６—１７． 社，２００４． １９２．１６８．２．１４３；视频服务器应用程序应能预先设定 ［２］吴国勇，邱学刚，万燕仔－网络视频流媒体技术与 通过网络实现远程控制；采用ＡＳＰ（Ａｃｔｉｖｅ Ｓｅｒｖｅｒ ［３］李长洲，周曼丽．基于ＷＥＢ的流式视频直播技 图２），同时突破静态网页的一些功能限制，实现动 ［４］何军．无线通信与网络［Ｍ］．北京：清华大学出版 ［５］赛迪网．流媒体技术的发展与应用．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ． ｃｃｉｄｎｅｔ．ｃｏｍ／ｔｅｃｈ／ｎｅｔｗｏｒｋ／／２００１／ｌＯ／１８／５８ ３４８５ ｈｔｍＬ ［１］谢新洲，周锡生－网络传播理论与实践［Ｍ］．北 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｅｂｃａｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ ＳＨＩ Ｗｅｉ—ｚｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＧ Ｙａｏ－ｙｕ，ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｊｕｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎｇ—ｂｉｎｇ （Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｓｈａｎｘｉ ０３００５ １） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｄｅｍａｎｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｌｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｖｉｄｅｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍ— ｐｒｏｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｍｅｄｉａ，ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ ｌｉｖｅ ｖｉｄｅｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｓｅ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｍｏｂｉｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｃｏｓｔ ｐｅｆｆｏｍａｎｃｅ，ｗｅ ｎｅｅｄ ｔｏ ｔａｋｅ ｆｕｌｌ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｖｉｄｅｏ ｃａｐｔｕｒｅ ｄｅｖｉｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｅｔｗｏｒｋ ｖｉｄｅｏ；ｌｉｖｅ；ｍｏｂｉｌｅ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｖｅｒａｇｅ；ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ （责任编辑王璨琳） ・１６・