基于移動互聯網的微課線上點播系統設計

陳 坤，王文軒,，楊前華，曾慶珠

（1.南京信息職業技術學院 通信學院，江蘇 南京 210023；2.南京大學 現代工程與應用科學學院，江蘇 南京 210008）

基于移動互聯網的微課線上點播系統設計

陳 坤1，王文軒1,2，楊前華1，曾慶珠1

（1.南京信息職業技術學院 通信學院，江蘇 南京 210023；2.南京大學 現代工程與應用科學學院，江蘇 南京 210008）

通過介紹利用移動互聯網技術實現移動流媒體視頻系統的部署架構，文章提出了網絡設計模塊、后臺服務器模塊、視頻格式處理模塊的組成結構，采用Dreamweaver開發網站頁面、EasyWebSvr，SuperDNS實現平臺服務器功能，選擇tsMuxerGUI和segmenter工具，通過適當參數配置實現TS快速流封裝和切片功能。該系統在微課線上點播應用方面進行了測試和完善，實現了移動播放過程中簡單性、靈活性、可擴展功能，可以廣泛地用于移動互聯網絡環境。

移動互聯網；線上；點播；流媒體

目前各種全新的學習工具、學習資源、學習環境、學習模式在學校課堂之外如雨后春筍，那么學校在改變、教室在改變、學習資源、學習環境、學習者、師生關系都在改變，致力于將信息化手段引入高職院校的課堂，提出利用現有的網絡環境、硬件資源和信息交互習慣，推動“線下課堂”向“線上學堂”轉變。微課多采用在線課程的形式，搭載的載體更為便捷可移動，使得讓每一個學生自帶信息設備來上課成為現實，也有利于學習者在課后隨時隨地進行學習。學習者可以走在路上聽，坐在車上看；可以走馬觀花迅速瀏覽，也可以下載資料反復學習[1]。

本文開發了一套利用移動互聯網的微課線上點播系統，能夠達到在線播放速率400 kB/s，視頻存儲容量30 TBytes，用戶并發數為100～200人，在WiFi和4G網絡環境下都具有較好的播放體驗。系統由軟件平臺和硬件系統組成，要實現網站頁面設計與開發、域名解析、視頻點播、靜態網頁操作功能，要選擇符合指標要求的服務器、網絡存儲器和無線路由器。

1 系統整體架構

微課線上點播系統由3個主要部分組成： 網頁設計模塊、后臺服務器模塊和視頻格式處理模塊，如圖1所示。網頁設計模塊由頁面格局、圖片文本和鏈接關系3個步驟組成，都是使用Dreamweaver軟件進行開發；后臺服務器模塊包括DNS服務器和Web服務器兩個部分，服務器的軟件有很多種選擇，本中主要采用EasyWebSev和SuperDNS。從圖中可以看出，原始視頻文件（格式為.mp4）送入視頻格式處理模塊中的m3u8流封裝組件，視頻格式變為.m3u8，然后在送入m3u8流切片組件，視頻被切成多個片段且格式變為.ts[2]。Web服務器加載這些視頻片段，DNS服務器提供域名解析服務。用戶可通過手機等終端的瀏覽器，以域名訪問的形式觀看這些視頻，完成點播功能。

這里舉一個應用示例，系統搭建了一個域名為“txvk. njcit.cn”的網站頁面，可以在上面實現：（1）登陸txvk.njcit. cn/index.html的主頁頁面，頁面上放置了通信技術專業的3門專業核心課程；（2）從主頁頁面進入二級頁面（課程知識點列表），每門課程有15～20個主要知識點的微課；（3）從二級頁面進入三級頁面（對應知識點視頻），每1集微課時長大約為5～15分鐘；（4）在二級頁面上實現返回主頁、切換至前一門課程或后一門課程、刷新本頁面等功能；（5）在三級頁面上實現返回二級頁面、切換至上一集知識點視頻或下一集知識點視頻、刷新本頁面等功能；（6）視頻討論區發言。

圖1 線上點播系統結構框架

2 Web和DNS服務器架設

2.1 Web服務器與配置

Web服務器是指駐留于因特網上某種類型計算機的程序。當Web瀏覽器（客戶端）連到服務器上并請求文件時，服務器將處理該請求并將文件發送到該瀏覽器上，附帶的信息會告訴瀏覽器如何查看該文件（即文件類型）。服務器使用超文本傳輸協議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）進行信息交流，這就是人們常把它們稱為HTTPD服務器的原因。Web服務器不僅能夠存儲信息，還能在用戶通過Web瀏覽器提供的信息的基礎上運行腳本和程序。

本文利用EasyWebServer作為Web服務器，可以通過設置主目錄、端口號來定義服務器上的本地目錄和服務端口號，設置網絡最大連接數和超時時間來保證網站用戶并發數和服務質量，可以查看運行日志來管理Web服務器的運行情況，如圖2所示。

圖2 Web服務器設置和運行界面截圖

2.2 DNS服務器與配置

DNS服務器，是一種組織成域層次結構的計算機和網絡服務命名系統。它是由解析器和域名服務器組成的，用于TCP/IP網絡。域名服務器是指保存有該網絡中所有主機的域名和對應IP地址，并具有將域名轉換為IP地址功能的服務器。

架設系統外掛的Super智能DNS服務器，可以通過添加賬號來增加admin下的SQA主域名，然后在“njcit.cn”的主域名下增加多條RR記錄，這里增加了一條記錄：前綴名為“txvk”，IP地址為“192.168.1.108”，如圖3所示。這樣就開通了一條域名“txvk.njcit.cn”到192.168.1.108的域名映射。可以通過命令提示符中的Ping命令來檢查DNS服務是否正常運行，Ping成功DNS服務器即表示其正常工作。

圖3 DNS服務器設置與運行界面截圖

3 m3u8流封裝與流切片

本文用到的在線流媒體技術（HTTP Living Streaming，HLS）將媒體源編碼為不同編碼速率的多個流，根據網絡帶寬條件自動選擇編碼速率，進行自適應切換。HLS移動流媒體視頻點播系統由流封裝和流切片組成[3]。

3.1 m3u8流封裝

在tsMuxerGUI軟件中，可以將類型為.mp4格式的文件轉化成ts格式的多媒體編碼文件，這里特別要注意的是.mp4原文件編碼格式要求：音頻編碼為AAC，視頻編碼為H.264。如果視頻原文件本身不是.mp4文件格式，需要通過格式工廠或其他軟件進行格式轉換，在轉換之前一定要特別注意轉換后的編碼格式要求。

利用tsMuxerGUI軟件進行m3u8的流封裝速度非常快，對于一般時長在幾分鐘的微課短視頻，轉換時間僅為幾秒鐘，比利用命令提示符工具進行程序運行的方法速度更快、轉換效果更佳，如圖4所示。

圖4 m3u8流封裝軟件界面截圖

3.2 m3u8流切片

經過流封裝操作仍沒有完成構建HTTP Streaming的過程，需要將視頻文件切成小片，這里要通過流分割器，本例中使用蘋果的segmenter命令行工具[4]。創建HTTP Streaming命令格式為：segmenter

。

下面是一個使用的例子，從視頻文件創建一個流，每個切片文件10秒：segmenter sample_low.ts 10 sample_low stream_low.m3u8 http://www.hlstest.com/。

4 結語

本文基于移動互聯網的HLS技術，設計并實現了微課線上點播系統。協議特性決定了它能更好地支持復雜的網絡環境，服務部署和網絡擴展簡單，還可以方便地制定緩存策略提高服務性能。隨著移動互聯網、4G業務的發展以及移動設備的性能提升，對多媒體信息的需求會越來越多，簡單又易部署的移動流媒體服務器點播系統方案非常具有可行性，將有很廣泛的應用前景。

[1]魏曉玲.微課視頻點播系統的設計與實現[J].開封教育學院學報，2014（4）：141-142.

[2]張立晨，張晉豫.基于分區概率的P2P實時流媒體緩存策略[J].軟件，2014（4）：12-17.

[3]王文軒，胡曉晨，田響，等.一種基于HLS的移動流封裝與切片部署架構[J].軟件，2015（2）：31-35.

[4]Apple Inc.HTTP live streaming architecture：technical report[R]. America：HTTP Live Streaming Overview, 2010.

Design of micro class online VOD system based on mobile Internet

Chen Kun1, Wang Wenxuan1,2, Yang Qianhua1, Zeng Qingzhu1
（1. Communication School of Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210023, China; 2. Modern Engineering and Applied Science College of Nanjing University, Nanjing 210008, Nanjing）

Through the introduction of the use of mobile Internet technology to achieve mobile streaming media video system deployment architecture, this paper puts forward the composition structure of network design module, backstage server module and video format conversion module, adopts Dreamweaver to develop Web page, uses Easy WebSvr, SuperDNS to achieve platform server function, selects tsMuxerGUI and segmenter tools to achieve TS fast fl ow package and slice functions by setting appropriate con fi guration parameters. The system has been tested and improved in the application of micro class online on-demand, which has achieved function of simplicity, fl exibility, expansibility in mobile playback process, and it can be widely used in the mobile Internet environment.

mobile Internet; online; video on demand; streaming media

江蘇高校“青藍工程”；江蘇高校品牌專業建設工程資助項目；項目編號：PPZY2015A092。

陳坤（1993— ），女，江蘇南京，講師；研究方向：多媒體通信，互聯網技術。