流媒體技術在校園網點播系統環境改造的應用

王少炳

摘要：隨著計算機網絡知識的日益普及，學校校園網對于推進基礎信息平臺建設、現代信息技術教學改革都具有舉足輕重的作用。該文中以澄海職教建設基于校園網視頻點播系統為背景，探索升級優化基于校園網的視頻點播系統。

關鍵詞：校園網；視頻點播；網絡優化

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）13-0214-02

1 概述

隨著多媒體技術、通信技術和大容量存儲技術的發展，建立基于校園網的網絡教學平臺已經成為網絡教育的技術基礎。相比傳統電化教學教學效果差的弊端，網絡教學平臺利用視頻點播系統中，極大地改善了教學效果，成為學校搭建教學平臺的主流。

基于校園網絡視頻廣播系統的建設，要充分利用現有的校園網絡資源，建立一個穩定、安全、可靠、流暢的數據流，清晰的畫面的網絡直播平臺，加強校園網絡的教學功能，深化教育信息化建設。

2 基于校園網的視頻直播系統應用需求分析

基于校園網的視頻廣播平臺建設，應該有以下幾個特點：

1）課堂直播，讓所有的學生有機會學習不同專業、不同學科的課程；同時將課堂過程錄制到文件中，通過點播可以使學生重溫講課內容。

2）會議講座直播，可以讓更多的教師和學生了解活動，獲取信息，不受場地空間限制，擴大受眾范圍。

3）大型校園活動直播，可以豐富校園文化，陶冶學生情操。

4）校園視頻新聞發布，學校的老師和學生可以通過新聞了解最新動態，并加強學校宣傳，拓展校際交流。

3 基于校園網的視頻直播系統改造的必要準備

對現有設備網絡進行詳細的環境分析，為系統改造提供依據。對于分配信息點應根據學校辦公室和房間需要遵循的標準，作出合理安排。

1）現有網絡分布

澄海職業技術學校本校區建設用地158畝，建成校舍建筑面積6.7萬平方米。校內共七座建筑構成，其中學生宿舍、食堂暫時不布置網絡，辦公樓、理工部教學樓、財商部教學樓、藝文部教學樓四座建筑每座分布有120個信息點，實訓樓有775個信息點，合計共有1255個信息點

2）結合網絡拓撲結構，提出改造方案

網絡拓撲結構描述了各網絡設備之間的互聯的物理布局，合理規劃網絡結構，能提高網絡通信效率，保證信息安全，對網絡建設和管理維護至關重要。我校采用千兆核心，百兆匯聚，百兆到桌面的三層交換拓撲結構。學校采用雙出口與外網連接，現以20Mbps帶寬光纖接入本地的基礎教育網絡，10Mbps帶寬光纖接入CHINANNET（中國電信網），通過防火墻后連接到作為核心層的三層交換機H3C S3126。核心層增加光電轉換器，通過光纖與各匯聚層交換機連接，實現信號長距離傳輸；匯聚層采用可網管二層交換機，劃分VLAN，實現廣播風暴的抑制和網絡的管理。接入層采用普通交換機，連接各信息點客戶端。

澄海職業技術學校網絡拓撲圖如圖 1所示。

3）準確診斷出校園網存在問題，找出網絡改造重點。

校園網建設初期，基于網絡的教學和辦公剛剛起步，為節省網絡建設投資，校園網僅以文檔文件共享為主進行流量估算，并在此基礎上設計并購置設備。如今面對“數字化校園”的快速推進，已難以滿足現今要求，主要表現為骨干網絡帶寬小、網絡設備性能低、流量控制不合理。

4 基于校園網的視頻直播系統制訂科學合理改造方案

現有網絡環境對視頻系統帶寬的需求，以及互聯網信息傳播的快速增長，均存在著嚴重制約?；诂F有的網絡環境，以及對現有資產的保護，并考慮適當的前瞻性原則，制訂改造計劃，對現有的網絡設備進行升級。

1）對性能不符合網絡應用需求的主要設備，采取升級更換的方法

校園網核心交換機性能嚴重不足，通過篩選，購買一款高性能的千兆交換機進行升級換代。針對辦公樓信息點以文件共享和在線辦公為主，視頻點播的需求相對較少，因此可將升級換代后退換的核心交換機下移至辦公樓作為匯聚層交換機，增強辦公樓的匯聚層交換機性能水平，而且還實現了保護現有資產。

對于其他的校園網匯聚層交換機，因為也有端口的速度和其他性能瓶頸，所以采取相同的升級換代的改造方式，以提高交換機性能。升級后，將原來的匯聚層替換下來的交換機，移到接入層繼續使用。

2）確定視頻直播系統組建拓撲結構

①通過各種視頻采集設備，如攝像機，DVD機，解調器等，把模擬視頻信號轉換為數字信號提供給非線編和直播系統。

非線性編輯系統是負責添加過渡效果，添加標題，添加徽標和其他編輯，并生成最終圖像信號。

②直播系統負責視頻流的傳輸和控制，匯集各種視頻流，傳遞給后端的服務器。對于那些無需編輯的視頻流，如公共電視信號，直播系統還可以直接發布視頻流到校園網，降低發布服務器流量，實現負載均衡。

③發布服務器負責發布視音頻流到校園網。一般架設在中心機房，靠近核心交換機。發布服務器接受直播系統傳來的不同視音頻流，建立相應的發布點，并在校園網內采用組播方式，盡可能提高輸出帶寬的利用率，減少網絡瓶頸。發布服務器通過創建多個發布點，實現多頻道播放，既可以直播也可以點播。客戶選擇不同的發布點，就可觀看不同頻道的內容。

對于點播內容，發布服務器通過建立對應的點播發布點，讀取存儲服務器中相應的流媒體文件，實現視頻點播與發布管理。

3）安裝配置基于校園網的視頻直播系統

系統中直播工作站采用HVC400 MPEG-4硬件壓縮卡配套NOWSTREAM直播軟件作為視頻源的采集編碼及直播，流媒體服務器采用Windows Media Services 作為流媒體發布及管理軟件。

NOW STREAM直播軟件支持的直播方式有三種：方式一，利用本機做成服務器，進行WMV直播；方式二，利用本機做成服務器，配合Media Service進行“拉”傳遞；方式三，把WMV流推到WMS發布服務器上，做“推”傳遞。其中，方式一是一種簡易單播形式；方式二和方式三可運行單播，也可運行多播。

5 網絡管理方法

先進的設備必須配合先進的管理和維護方法，才能夠發揮最大的作用。所以，選擇的網絡設備必須能夠支持常用的網絡管理協議和多種網絡管理軟件，以便于管理人員的后期維護維修。

1）網絡監控選型

網絡監控使用交換機自帶H3C智能管理中心。智能管理中心具有網絡流量分析組件，提高了校園網流量監控的效率。該組件出來記錄流量數據，還能根據用戶需求自動生成各類報表，讓用戶直觀了解網絡情況，通過各種基線和趨勢圖表，快速診斷網絡故障，疏導流量消除瓶頸。通過對流量數據的深度挖掘分析，協助用戶優化網絡結構。通過流量異常檢測和集中管理，更準確得識別安全事件，及時消除隱患和威脅。

2）網絡配置管理

VLAN由網絡管理組件的VLAN智能管理中心統一規劃，集中管理。通過網管協議，實現VLAN的集中統一管理。同時VLAN管理組件還提供了VLAN拓撲功能，可以直觀的查看到校內網絡劃分情況。

澄海職業技術學校VLAN采用直觀合理的劃分原則，各部門劃分對應VLAN。校園網核心網絡獨立劃分VLAN；學校敏感信息（如：財務部門）劃分一個VLAN；網絡中心則根據服務器分群組，不同功能群劃分不同的VLAN，實現不同的安全策略和措施。

其中，服務器群VLAN2只對外開放提供服務所需端口，其他端口一律關閉并限制用戶訪問。辦公樓各處室VLAN互相獨立，根據需要配置訪問權限。三個教學部的內部VLAN設置互通，方便共享教學資源。實訓樓各個VLAN設置互通，方便機房辦公室管理各機房。電大分校區單獨設置一個VLAN。

3）流量控制管理

流量控制軟件同樣采用交換機自帶的H3C智能管理中心，通過智能管理中心QoS管理組件來實現流量控制。在QoS管理組件，管理員可以配置多種流量分類和策略，并與設備接口或VLAN綁定形成QoS方案。

QoS管理組件可以將QoS方案部署到設備上，從而改變設備上的QoS配置；設備上的現有QoS可以被配置為讀取并保存為QoS方案，以便于后續的配置升級和維護。

6 網絡運行效果

學校租用20M電信光纖，使校園網有足夠的出口帶寬，保障內外網能進行流暢的互訪。校園網內部采用分層網絡，配合高性能交換機，實現千兆骨干，百兆到桌面，網內擁有充裕帶寬，保障網內各種信息能夠高速傳遞，可支撐更多高帶寬要求應用。滿足內網一千三百多個用戶的網絡使用需求。

安全性方面，通過交換機、防火墻劃分VLAN，隔離網絡，實現網絡傳輸數據的安全和保密。并在校園網的每個臺式機上要安裝臺式機的反病毒軟件，在服務器上要安裝基于服務器的反病毒軟件，進行病毒檢查掃描，檢查網頁、電子郵件等數據中的病毒。及時刪除病毒，抑制病毒傳播。再有，定期進行數據備份。對服務器重要的數據備份在服務器的其他存儲介質上。保障數據不受病毒等不安全因素破壞。

7 總結

隨著網絡技術的不斷升級進步，校園網對學校的教育正產生越來越大的影響，不僅在技術上能讓學生接受到豐富多彩的教學資源，提高學習效率，更重要的是改變了傳統的教學，促進的教學思想和教學觀念的轉變。通過本次校園網的改造，豐富了我們的教學手段和方式，更多更新的教學方法正在醞釀，這必將推動我校的教學改革與創新。

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