基于FMS的流媒體技術在現代遠程教育系統中的應用

戚蓉

摘要： 近年來寬帶互聯網的飛速發展推動了遠程教育系統的實施和普及，在消除了網絡傳輸帶寬這個歷史性的瓶頸之后，越來越多的多媒體內容出現在現今的遠程教育平臺上。文章對基于Adobe的媒體服務產品——FMS (Flash MediaServer)的新一代流媒體技術框架搭建更現代的遠程教育系統的技術平臺的有關問題進行了探討。

關鍵詞： FMS； 流媒體； 流媒體傳輸協議； RTP； RTSP； RTMP； MMS； 寬帶網絡

中圖分類號：TP37文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228(2012)07-67-02

0 引言

互聯網在過去的數十年中發生了翻天覆地的變化。在互聯網普及的早期階段，我們不得不適應數據傳輸時延引起的“World Wide Waiting”，但是，互聯網的發展速度讓我們震驚——從最初的調制解調器帶給我們數十Kbps的數據傳輸速率，到ADSL 512K、1M、2M、4M、再到3G時代的悄然來臨，移動互聯網登上舞臺，也就用了10余年的時間。人們從最初在網上玩文字MUD游戲，看簡單的文字圖片信息，到后來上QQ聊天、開立空間、建設博客，玩大型的網絡游戲，再到后來在PC上或拿著iPad看電影……。互聯網的技術發展已為我們的生活帶來了層出不窮的新鮮體驗。

與此同時，我們教育工作者關注到，教育漸漸不依賴“固定時間”、“固定地點”的模式，而隨著互聯網的發展走到了校園外。學生們只要有臺PC，能夠連接到互聯網，就可以進行學習。這就是我們所看到的遠程教育，它的出現和普及，也在對現有的教育模式進行著一場革命。

遠程教育的技術平臺隨著網絡帶寬的升級，時時在經歷著更新變化。我們曾經花費很多時間和精力去研究基于窄帶網絡的視頻數據的傳輸效率，對視頻信息壓縮算法及格式的選擇、以及對采用什么瀏覽器端視頻播放器軟件的論證和實驗等繁復的工作之后，我們又欣然看到流媒體服務器軟件的出現，世界進入了視頻的流媒體時代。

1 早期的流媒體技術及方案

Microsoft和Real，作為在當時非常重要的流媒體軟件提供商，占據著早期流媒體技術市場的大多數份額。在這里我們有必要簡單回顧一下兩款曾非常流行的視頻流媒體服務器軟件。

⑴ WMS（Windows Media Service）

WMS是當時在Windows服務器平臺上構建流媒體服務的重要選擇之一。WMS為微軟的Windows媒體播放器（Windows Media Player）提供基于MMS（Microsoft Media Server）協議的流媒體視頻點播及直播服務。MMS是一種流媒體的傳輸協議，用來訪問并流式接收Windows Media服務器中以ASF文件的URL所標識的視頻源。觀眾可以在瀏覽器中直接輸入其URL，但協議必須為MMS，即以MMS://開始。

WMS的實施需要用戶在瀏覽器端安裝并激活Windows Media Player的插件。在服務器端，需要使用Microsoft Windows Server系列服務器操作系統，這在當時Windows服務器系統占優勢的情況下是很容易被大范圍應用的。但隨著Linux主導的網絡服務器操作系統快速搶占了大部分市場份額，以及Real Player伴隨著rm、rmvb等新的視頻格式出現并成為了多數用戶視頻回放的主要選擇，很多流媒體內容發布者寧愿選擇跨平臺的另一套解決方案：Real Server。

⑵ Real Server

Real Server的成功是借助了其流行的視頻壓縮格式-rm、rmvb流媒體服務端軟件，它以流暢的播放效果吸引了眾多用戶。Real Server使用RTSP（Real Time Streaming Protocol）協議進行視頻數據的傳輸。它是由哥倫比亞大學、網景公司和Real Networks公司所提交的，更易于擴展、更適配于HTTP協議、更安全的流媒體傳輸協議。Real Server曾經成為很多遠程教育機構、電視臺及獨立流媒體內容發布商的重要選擇。

但Real Server同樣存在對用戶端插件的依賴。在Windows Media Player，Real Player及Quick Time的多年搶占市場份額的混戰中，人們急需一種更統一、更簡單，更方便的互聯網視頻播放方式。這個時候，Flash依托其廣泛安裝的Flash動畫播放插件，作為新的視頻播放軟件競爭者，浮出了水面。

2 新的流媒體服務器軟件-FMS

Adobe公司不惜重金收購了MacroMedia，將Flash技術收入囊中。這一頗具前瞻性的戰略舉動，奠定了Adobe公司作為新的視頻流媒體技術提供商堅實的市場地位。Flash Player憑借其壟斷性的裝機率，很容易就把一種新型的視頻播放方式帶到了用戶面前，那就是在Flash Player中集成了視頻播放功能。因為互聯網用戶幾乎人人都會安裝Flash Player插件，這使嵌于網頁中的視頻播放器在很短的時間被Flash所統一，占據了90％以上的份額。

Adobe將其視頻領域的產品線視作其互聯網戰略的重頭戲，適時推出了Adobe Flash Media Server，就是我們所說的FMS。FMS與用戶端瀏覽器中的Flash Player以RTMP協議進行通信，更高效地傳輸視頻流數據及控制指令，并以眾多優點成為流媒體發布者的首選。其推出的新的FLV視頻格式，也很快成為網絡視頻文件的重要格式選擇。下面，我們分析一下這些集合式的優勢如何被我們應用到遠程教育系統中。

3 FMS的優勢在遠程教育系統中的應用

我們可以看到，FMS流媒體技術框架有著諸多優勢，是非常適合應用在遠程教育系統中的。

⑴ 開放的RTMP協議能夠吸引更多的開發者

Adobe公開了RTMP協議規范，這使得開發者能夠更深入地了解、使用甚至優化該協議，為Adobe帶來快速增長的開發者社區。遠程教育平臺的技術實現并沒有統一的方案，各平臺所用軟件迥異，若有一個開放的協議會為技術人員提供更充分的資料和決策依據。

⑵ 更高級的流媒體傳輸協議-RTMP

基于TCP/IP，RTMP作為一種應用層協議簇，包括了RTMP、RTMPS、RTMPE、RTMPT協議，它們為不同需求的用戶提供多方位的服務。其中RTMP是性能最好的傳輸協議，設有因為安全的需要導致性能損耗。RTMPS是安全套接字層（SSL）之上利用HTTPS封裝的安全傳輸協議，視頻數據可以得到很好的加密保護，防止網絡嗅探器（Sniffer）盜取機密信息；為提高加密解密運算的性能，Adobe推出了自有加密機制所實現的RTMPE協議，旨在使數據更安全，并有效降低運算負載。RTMPT，在RTMP協議之上做了一層HTTP封裝，使得視頻數據包可以不再受本地防火墻的端口封鎖限制，可以以HTTP端口進行數據傳輸。以上這些有關安全的設計，使得以內容為核心的遠程教育，可以最大限度地規避內容被盜用等涉及版權的運營風險，以及隱私權被侵犯的社會風險，保護教師與學生實時視頻交流的肖像權。

⑶ 完備的視頻交互功能設計

傳統的媒體服務器只能做到視頻流單向發送，即從服務器到瀏覽器。但FMS所實現的雙向視頻流使網絡視頻交互實現起來變得難以置信的簡單。因為高版本的Flash Player可以使用并控制用戶的攝像頭，將用戶的實時視頻采集、壓縮編碼并通過RTMP協議傳送到FMS端，并由FMS將該實時視頻流發布到其他用戶的瀏覽器中。這一切使我們可以以很少的代碼量獲取高質量、高穩定性的視頻交流系統。視頻實時交流，對于教育而言是至關重要的，有了這樣的技術支持，教師和學生可以更有效地在網絡中進行溝通，降低遠程教學所產生的溝通成本。在這個基礎上，遠程教育活動不再是大段的文字，圖片，而是更加符合人類習慣，溝通方式更加直觀，這將更大限度地提高學生的學習興趣，并節約教師的時間。

⑷ 動態流技術（Dynamic Streaming）更加適合多變的網絡環境

隨著寬帶網絡日漸普及，網絡帶寬再也不是人們發愁的話題了，但我們應注意到，網絡，被很多種因素影響，其穩定性仍值得考慮。路由節點故障、帶寬時段性擁擠、網絡連通度、骨干網連通帶寬瓶頸等原因仍在影響著我們的使用，時而產生不可忍受的網絡延遲。隨著WiFi及3G的流行，人們有時更愿意通過無線上網，但是這樣卻又面臨無線信號作為電磁波信號的硬傷：易被干擾、易被屏蔽、易衰減、不穩定等。我們此時并無可能去解決網絡基礎設施的問題，但有了一個智能的流媒體服務平臺－FMS，可以使我們非常有效地優化用戶的視頻瀏覽體驗。動態流技術，也叫做動態碼流或可變碼流技術，就是為解決這樣的難題而產生的。FMS服務器可以送出不同碼流的視頻數據，這是個很有價值的功能，因為我們可以在瀏覽器端的播放器程序中判斷當前的用戶網絡質量，在帶寬產生較大變化后向服務器發出切換到其他碼流的請求，使視頻播放保持流暢，并能更好地利用用戶帶寬，盡可能讓用戶享受高畫質的視頻體驗。這些技術可以在我們的遠程教學過程中有效消除卡頓和延時現象，保證內容質量，并使溝通暢行無阻地進行。

4 結束語

已經有越來越多的視頻網站、媒體機構等采用了FMS技術框架實現了可為用戶帶來更多新鮮體驗的視頻點播、直播的技術平臺。作為教育工作者，我們也在探索運用最新技術的遠程教育方案，不斷進取，以改善學生的學習體驗，優化教師的教學模式，構建新型的流媒體教育平臺。隨著用戶體驗，教育平臺會不斷得到改進，我們也將獲得教育信息化改革的更大成功，為社會做出積極的貢獻。

參考文獻：

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