【正文】 企業(yè)、政府、學校、軍隊、圖書館、醫(yī)院、展覽館到汽車、飛機、輪船、商場和小區(qū)，只要有信息需求的地方這種技術都受到歡迎，因為這種技術將信息被動接受改為主動獲取,在信息化爆炸時代，信息量以幾何級增長的情況下，它滿足了人們深層次的需要，因此必將成為未來人們獲取信息的主流方式。視頻點播(VOD, Video On Demand)是隨著計算機技術和網絡通訊技術的發(fā)展，綜合了計算機技術、通訊技術、電視技術而迅速新興的一門綜合性技術。它是當前計算機應用技術中的重要課題，也是一項具有較高難度的課題。隨著國際上不斷涌現新的視頻編碼和傳輸標準，極大地推動了VOD技術的發(fā)展，也使得其應用推廣越來越普及。因此，開展本課題的研究具有重要的實用意義。 國內外研究概況視頻點播(VOD, Video On Demand)系統(tǒng)是網絡多媒體中一類重要的應用，它通過網絡為用戶提供包括視頻、音頻等媒體數據的點播業(yè)務。VOD系統(tǒng)涵蓋網絡多媒體技術的各個方面，具有顯著的社會效益和經濟效益，因此其研發(fā)工作一直處于網絡多媒體應用的前沿。媒體數據的壓縮和存儲技術目前已基本成熟，代表性的標準有：，, RealVideo，MPEG等，其中MPEG 標準中的MPEG2和MPEG4己成熟，MPEG7標準正在制定過程中。符合MPEG標準的媒體節(jié)目已經廣泛應用，VCD、DVD等市場的發(fā)展即為證明。高速網絡發(fā)展如火如荼，各種網絡結構逐步統(tǒng)一于IP協(xié)議、廣域網帶寬與日俱增，局域網成為信息化建設的必要環(huán)節(jié)，隨著“最后一公里”問題的逐步解決，高速網絡已經接入千家萬戶。 因此，VOD系統(tǒng)的基礎工程己趨于成熟。 國外研究狀況與發(fā)展趨勢早在1986年，南貝爾(Bell South)公司就開始了有關VOD的實驗。1993年，在美國政府資助下，大西洋貝爾(BeHAtlantie)公司在電話線上進行了電視視頻撥號音的實驗，并嘗試將MPEG1的壓縮數據節(jié)目傳送到2000個用戶的機頂盒，通過機頂盒解碼再傳送給用戶。同年，Nynex公司也開始向曼哈頓的居民提供第一套試驗性的點播電視系統(tǒng)。1994年12月14日，在美國召開了TimeWarner全業(yè)務網(Full Service Network)新聞發(fā)布會，后來通常將這一天作為視頻點播的誕辰日。從此，視頻點播系統(tǒng)進入了蓬勃發(fā)展的時期。IBM公司在1995年7月宣布成立交互式電視應用開發(fā)實驗室,并選Micrware公司的數字音頻/視頻交互式解碼系統(tǒng)(DAVID Digital Audio/Video Interactive Decoder) 作為點播電視的標準和開發(fā)平臺。近年來，美國的許多大公司都已涉足視頻點播系統(tǒng)這一領域，設計出了自己的視頻點播服務器并推向市場。對機頂盒的大規(guī)模設計開發(fā)也進入實質階段，芯片設計廠商已設計了機頂盒專用芯片，軟件廠商也積極參與，微軟公司收購了美國最大的機頂盒生產廠商，同時大力推動其Windows CE作為這類設備的操作系統(tǒng)，2002年Microsoft的總裁Bill Gate曾在深圳推出“維娜斯”計劃也是基于這個考慮。目前，全世界已有二十多個國家正在開發(fā)或者研究提供視頻點播的實驗和服務。在亞洲，韓國的KT公司已經推出了其視頻點播業(yè)務，通過電話線向家庭提供視頻點播服務，并打算將這個系統(tǒng)的規(guī)模拓展到上千個家庭并開始商業(yè)化。R本的NEC等公司開發(fā)了大型的視頻服務器，并在東京地區(qū)建設了大規(guī)模的視頻點播實驗平臺。 國內研究發(fā)展狀況在我國，1996年海南三亞信息工業(yè)公司與美國微軟公司合作，在上海地區(qū)進行了交互式電視的實驗，參加的單位有上海信息工業(yè)公司、上海教育電視臺、上海廣播電視局以及上海電信局，并于1996年投入市場實驗。1997年，廣東在全省建設了綜合業(yè)務寬帶網絡，并在上面開展視頻點播業(yè)務。1999年，成都市開始實驗基于機頂盒接收的有線電視業(yè)務，這些無疑將對以后的視頻點播系統(tǒng)打下良好的基礎。進入21世紀后,全國大部分省會城市及經濟發(fā)達地區(qū)相繼開始開發(fā)視頻點播業(yè)務。與此同時，各種小型的視頻點播在我國也飛速發(fā)展，基于小型服務器和局域網環(huán)境的公司培訓用的視頻點播系統(tǒng)，旅館娛樂用的視頻點播系統(tǒng)，學校教學用的視頻點播系統(tǒng)已經大量出現，盡管這些系統(tǒng)目前尚有不少缺陷和使用的局限性, 但它畢竟標志著視頻點播系統(tǒng)己經走近了我們的日常生活。由于VOD系統(tǒng)具有廣泛的應用前景和顯著經濟和社會效益，有實力的公司和研究機構都加大投資力度開發(fā)VOD產品。VOD產品可分為兩類，其一是以計算機硬件和電視技術為基礎的視頻服務器系統(tǒng)；其二是基于網絡的VOD軟件系統(tǒng)。目前，國外比較著名的視頻服務器產品主要有：NCUBE公司的MediaCube，FVC的VCache、SGI 的Challenge等。它們主要從硬件體系結構上對服務器進行專門設計，再配以適當的管理軟件或專有的操作系統(tǒng)實現對硬件的管理。從軟件角度實現的系統(tǒng)有Oracle的OVS 系統(tǒng)、Cisco的 IP/TV，RealNetwork的RealSystem、Starlight 公司的StarWorks 等。國內有浪潮公司開發(fā)的LCVOD視頻點播系統(tǒng)、美萍視頻點播系統(tǒng)等。 視頻點播系統(tǒng)結構VOD系統(tǒng)的結構及組成一般可以分為三個部分：服務端系統(tǒng)、網絡系統(tǒng)、客戶端系統(tǒng)。1．服務端系統(tǒng)服務端系統(tǒng)一般由視頻服務器、各種管理服務器以及控制網絡部分組成。各種管理服務器主要完成一些用戶信息管理和計費工作，以及影視材料的整理工作和安全保密等。控制網絡部分主要完成各種服務器中的各種信息傳遞的工作，后臺的影視材料和數據的交換。視頻服務器主要由存儲系統(tǒng)和建立其上的各種控制器管理系統(tǒng)組成，其目標是實現壓縮媒體數據的存儲，以及按請求進行媒體信息的檢索和傳輸。視頻服務器與傳統(tǒng)的數據服務器在很多方面有顯著不同，需要解決許多問題，以求能夠支持新功能，例如：媒體數據檢索、信息流的實時傳輸以及信息的加密和解密工作。對于交互式的VOD系統(tǒng)來說，服務端系統(tǒng)還需要完成諸如用戶實時請求處理、允許控制 (Admission Control)服務等功能。2．網絡系統(tǒng)網絡系統(tǒng)包含主干網絡和本地網絡系統(tǒng)兩部分，是影響連續(xù)媒體網絡服務系統(tǒng)性能的關鍵部件。由于媒體服務系統(tǒng)的網絡部分投資巨大，所以在設計時不僅需要考慮當前的媒體應用需要，而且還要考慮將來發(fā)展需要和兼容性。當前，用于建立這種服務系統(tǒng)的網絡坊理介質主要是：CATV的同軸電纜、光纖、雙絞線和無線網。而采用的網絡技術主要是：以太網、FDDI和ATM技術。這些網絡實現技術都有各自具體的服務對象、帶寬范圍和環(huán)境特征。3．客戶端系統(tǒng)只有利用終端設備，使用者才能與某種服務或服務提供者進行互操作。實際上，在計算機系統(tǒng)中，它是由帶有顯示設備的PC終端完成；在電視系統(tǒng)中，它是由電視機加機頂盒(Set Top Box)完成。在客戶終端系統(tǒng)中，除了處理硬件問題外還需要處理與之相關的各種軟件技術問題。例如，為了滿足用戶的多媒體交互需求，客戶系統(tǒng)的界面必須加以改造。此外，在進行連續(xù)媒體演播時，媒體流的緩沖管理、聲頻與視頻數據的同步、網絡中斷與演播中斷的協(xié)調等問題都需要充分的考慮。 視頻點播系統(tǒng)的分類 基于視頻傳輸方式的分類1．從用戶的角度看點播形式視頻點播是指在網絡中計算機所建立的點對點的連接。點播連接是客戶端與服務器之間的主動的連接。在點播連接中，用戶通過選擇內容項目來初始化客戶端連接。內容以流形式從服務器傳到客戶端。若文件已被編入索引，則用戶可以開始、停止、后退、快進或暫停流，點播連接提供了對流的最大控制，但這種方式由于每個客戶端各自連接服務器，會迅速用完網絡帶寬。2．從服務器的角度看有：單播、多播和廣播三種形式（1）單播(unicast)在單播中，每個連接到流的用戶都有自己的連接和來自服務器的流，這似乎與點播的概念很相似，的確二者都是服務器端向客戶端發(fā)布單播流的形式。單播是指用戶被動的接收流，接收到流的時間和肉容是不由客戶端決定的，不論客戶端是否愿意接收，服務器都將發(fā)布單播流，當然客戶端有權不接受，點播是指用戶主動的點播媒體流，僅當客戶端發(fā)出請求時，服務器端才發(fā)送單播流。（2）廣播(broadcast)廣播時服務器端將發(fā)布一流媒體副本到網絡中的所有用戶，在帶寬資源利用方面，單播和廣播都存在弱點，當將同一數據發(fā)往網絡上的某一部分客戶的時候，單播（不論是點播單播還是廣播單播)和廣播都將浪費網絡資源。單播是通過發(fā)送數據的多個副本而浪費帶寬的。廣播則是將數據發(fā)往整個網絡，而不管數據是否都是用戶需要的，因而浪費帶寬，違背了某些不想觀看該廣播節(jié)目的用戶的意愿。（3）多播(multicast)在多播中，用戶通過監(jiān)視特定的IP地址接收多播流（以與特定頻率從電視臺接收信號類似)，它克服了廣播和單播方法的弱點。多播是由客戶端決定是否監(jiān)聽多播地址。多播通過讓網絡只在需要時才復制數據包而節(jié)省了帶寬，并且控制了網絡流量。其最大好處是節(jié)省網絡帶寬，多播服務器將媒體流傳遞到許多客戶端，但只使用單個流的帶寬。 基于實用性和交互性的分類1．準視頻點播(NVOD, near VideoonDemand)準視頻點播(Near Video On Demand)是真視頻點播的替代物。準視頻點播就是將一個節(jié)目每隔一段時間(如10分鐘)重播，收視者能在等待最短時間收看自己點播的節(jié)目。用戶觀看電視節(jié)目時，交換機將用戶終端與最近將要從頭開播的頻道連通，用戶等待的時間不會超過某個時間間隔。如在視頻服務器內一個時間長度為N 的節(jié)目，經視頻服務器9個輸出通道分別輸出，第二個通道相對第一個通道延時N/9 時間播放，第三個通道相對第二個通道延時N/9時間播放，依此類推。這樣相鄰通道播放的是相同節(jié)目，但時間間隔均是N/9，用戶在點播后的N/9時間內就可看到自己點播的節(jié)目。2．真視頻點播(TVOD,True VideoonDemand)真視頻點播TVOD也被稱為視頻點播VOD,前面所討論的都是真視頻點播概念, TVOD系統(tǒng)是通過為每個點播用戶開設單獨的播放流來實現的，并根據用戶的請示對播放流進行各種控制，為每個點播用戶分配相應的帶寬，TVOD系統(tǒng)的每個用戶都可隨時點播收看節(jié)目，可以控制節(jié)目的播放、暫停、快進和快退等，TVOD系統(tǒng)視頻服務器對用戶的點播能做到及時響應，但是TVOD系統(tǒng)對有線電視網絡前端和傳輸網絡都有比較嚴格的技術要求。3．交互式視頻點播(IVOD, Interactive VideoonDemand)它比前兩種方式有很大程度上的改進，它不僅可以支持即點即放，而且還可以讓用戶對視頻流進行交互式控制。這時，用戶就可像操作傳統(tǒng)的錄象機一樣，實現節(jié)目的播放、暫停、快進、快退和自動搜索等。1．小型視頻點播系統(tǒng)。一般適用于50個用戶以內的小型網絡，用它可構造多媒體教室，公司內部培訓系統(tǒng)和銀行、旅游等特殊服務行業(yè)視頻信息服務系統(tǒng)。2．中型視頻點播系統(tǒng)。一般適用于服務的用戶數目為50100之間，可在學校的多媒體網絡教學、賓館的娛樂和大公司職工的技術培訓等領域使用。3．大型視頻點播系統(tǒng)。一般適用于城市有線電視的發(fā)展以及大型連鎖店的商品瀏覽、網上超市等，用戶數目為1000以上。目前，VOD技術應用于電信的寬帶網絡和有線電視網等方面的探討比較深。此外，應用于賓館、酒店、娛樂場所，住宅小區(qū)的VOD系統(tǒng)也有應用。但是以上各環(huán)境中的VOD系統(tǒng)與基于Web方式校園網的VOD系統(tǒng)在很多方面存在差異，比如，前者是營利性的系統(tǒng)，其系統(tǒng)結構不僅包括點播子系統(tǒng)，還包括收費和結帳等財務方面的子系統(tǒng)；而后者是非營利性質的；前者的用戶終端是電視機，而后者的用戶終端可以是電視機也可以是計算機，前者與后者的用戶接入網也有所區(qū)別?；驹O計思想是從學院現有網絡資源實際情況出發(fā)，以現有網絡系統(tǒng)為基礎，基于標準的TCP/IP架構，采用高性能價格比的服務器作為前端視頻服務器，采用以PC作為網絡用戶接入終端，并集成節(jié)目管理、用戶管理等軟件模塊及相關配套產品，提供符合學院特點的“端一端”的、低成本的整體解決方案。鑒于學院建立的是一套綜合的視頻點播服務系統(tǒng)，而且所要服務的對象不僅包括在校師生，還要包括職工家屬，所以在設計系統(tǒng)方案時考慮系統(tǒng)建成后必須達到以下目標：，滿足點播、組播的要求，并確保多人同時點播同一節(jié)目和不同節(jié)目的服務質量。，內容盡可能豐富。能方便有