流式媒體在空管自動化體系中的應用前景

向宸薇

【摘要】? ? 隨著網絡技術和空管自動化技術的發展，傳統的多媒體傳輸和管理已經不能夠滿足空管自動化體系的需求，流式媒體技術在未來空管自動化發展的多媒體管理架構方面有著重要意義和廣泛應用前景。

【關鍵詞】? ? 流式媒體? ? 空管自動化體系? ? 應用前景

引言：

隨著5G時代的到來，網絡技術飛速發展，數據傳輸速率的大幅提升為技術環境的改善提供了良好的基礎。流式傳輸加速多媒體內容傳播速度和提升用戶觀賞體驗的同時，也使得傳播內容更加多樣化，除了傳統的視頻音頻傳輸，還可以和用戶進行即時交互，有著廣泛的應用前景，值得深入研究。

一、流媒體

流媒體（streaming media）即流式傳輸，是將一連串多媒體數據壓縮后在互聯網上分段發送，讓用戶可以即時觀看媒體內容的一種技術。區別于傳統多媒體傳輸，用戶需要先將完整的多媒體內容下載至本地計算機才能觀看，流式傳輸使得多媒體數據的數據包可以像流水一樣在網絡上流動，用戶端可以一邊下載一邊觀看，提高了實時性能，降低了用戶端的緩存容量。

流媒體包含了視頻流、聲音流、動畫流、圖像流和文本流等在時間上具有連續性的媒體數據，多媒體傳輸內容更加豐富，傳輸時在用戶端的主機上先創建一個緩沖區，在播放多媒體內容前預先下一段數據作以緩沖，如果傳輸速度小于播放速度，播放器就會播放緩沖好的多媒體數據，使得播放具有連續性，播放品質得以保障。

隨著網絡技術的飛速發展，進入了5G時代，在網速得到大幅度提升的同時，流媒體技術也會在更多場合被廣泛應用。

二、推流與拉流技術

推流是指多媒體播放端如電腦、手機和攝像頭等設備將采集封裝好的數據推送至服務器的過程，而拉流則是指觀看多媒體內容的用戶端如顯示屏、智能電視和電腦等設備用指定地址從服務器端拉取數據進行顯示的過程。

廣泛應用的推流/拉流協議有RTMP（Real Time Messaging Protocol）實時消息傳輸協議，HLS（Http Live Streaming）基于HTTP的流媒體實時傳輸協議，WebRTC（Web Real-Time Communication），基于網頁的即時通信，可根據實際的項目需求選用相應的推流/拉流協議。

1.RTMP（Real Time Messaging Protocol）實時消息傳輸協議

RTMP是Adobe公司提出的一種用來在Flash/AIR平臺和支持RTMP協議的流媒體/交互服務器之間進行音視頻和數據通信的應用層協議，是一個基于TCP的協議族，協議包括了RTMP的基本協議和RTMPS、RTMPE和RTMPT等多個增加了安全、加密等功能的其他變種協議。RTMP協議規定了視頻格式需為H264編碼，音頻格式需為AAC或MP3編碼，RTMP作為主流使用的流媒體傳輸協議有著對CDN節點支持良好和實現難度低等優勢，但Adobe公司已不再繼續更新協議，并且協議本身不支持瀏覽器成為RTMP的劣勢。

2.HLS（Http Live Streaming）基于HTTP的流媒體實時傳輸協議

HLS是由APPLE公司提出的一種基于HTTP協議的流媒體傳輸協議，將流數據分割成小文件進行下載，會話包含M3U8描述文件和TS視頻文件，開始一個流媒體的會話后，客戶端收到M3U8文件，通過該文件尋找可用的流文件。

HLS協議規定了視頻格式需為H264編碼，音頻格式需為MP3、AAC和AC-3編碼，由于是基于HTTP協議的，HLS協議不會輕易被防火墻屏蔽，缺點是傳輸延遲跟其他流媒體傳輸協議相比較大，對視頻觀看實時性有較高要求的情況下要慎用。

3.WebRTC（Web Real-Time Communication）基于網頁的即時通信

WebRTC是由Google、Mozilla和Opera共同支持與維護的一個開源協議，基于SRTP和UDP協議，支持目前市面上的大部分瀏覽器，傳輸延時較低，支持點對點的通信，對一對一交互的流媒體傳輸十分友好。

三、流式媒體在空管自動化體系中的應用

早期的空管自動化體系主要由自動化系統組成，對實時監控和錄像需求集中在管制員在自動化系統監視數據工作界面的操作，隨著科技日新月異，自動化系統不斷擴展衍生出飛行計劃工作界面、電子進程單工作界面等新的工作界面，同時伴隨協同決策系統、AMAN、DMAN等輔助系統陸續加入，不斷豐富著空管自動化體系，隨之而來也產生了一些問題：

1.并非每一套設備在初始需求里都對這些設備的所有工作界面設計了監控和錄像需求，后期一旦有遠程監控和錄像需求，不管是長期需求還是臨時性需求，都需要聯系廠家專門制作相應的軟件;

2.錄像軟件部署在管制所使用的工作站終端上，占用終端資源，如果終端發生類似進程卡頓之類的故障，錄像軟件也可能無法正常工作，不能百分百真實還原管制員操作的畫面;

3.錄像軟件記錄下的錄像格式不是常見視頻格式，只能通過特定終端播放，無法用于講評和教學;

4.監控與被監控終端連接時占用雙方資源，同時監控多個席位的工作情況時對監控數目有嚴格限制;

這些問題的關鍵在于空管自動化體系里對于多媒體的傳輸及管理依然是傳統的先打包再傳輸，由本地計算機部署的錄像軟件記錄下一段完整的錄像再轉發到對應的服務器存儲，監控主機終端與管制員正在使用的終端進行一對一連接才能進行監控。這樣就需要每套系統都有自己對應的錄像軟件和監控軟件，增加了經濟成本和時間成本。

通過流媒體技術，可以搭建一套跨平臺跨系統的視頻采集存儲系統。系統可以將管制員工作界面的多媒體內容實時推流到流媒體服務器進行統一存儲和管理，監控端按需從流媒體服務器拉流自己需要監控的工作界面實時進行監控。

基于流媒體技術的多媒體內容管理系統架構借助視頻采集卡等視頻采集設備將客戶端的視頻畫面等多媒體數據采集并編碼輸出成推流協議需要的格式，推流至流媒體服務器，由服務器端部署的視頻錄制軟件對各個席位的工作界面內容進行錄制和存儲等管理工作，而監控端可將視頻流從服務器端拉流至本地進行實時監控，可監控終端數目可以根據現場需求配置。

這種基于流媒體技術的架構，視頻采集和編碼由視頻采集卡等外置設備完成，視頻錄制由服務器完成，無需將錄制軟件部署在客戶端，不占用客戶端資源。視頻采集卡直接從主機采集視頻信號，采集到的視頻畫面與屏幕顯示的工作畫面完全一致，真實記錄了工作界面情況，也杜絕了由于終端故障或錄制軟件自身問題引起的錄像與實際畫面不一致情況。

這種基于流媒體技術的架構是可以跨平臺跨系統兼容使用的，不再拘泥于某套系統專用或某平臺專用，可以適用于各套系統，經濟成本低，搭建時間快。

還可以在流媒體服務器上配置其他管理功能，將視頻格式存儲為各系統可識別的通用格式，與音頻進行合成或進行其他類型的二次加工為講評和教學等功能擴展提供素材。

四、結束語

基于流式媒體技術的多媒體內容管理架構不僅搭建快捷，還可復用于不同場景，為空管自動化飛速發展中產生的各種錄像和監控需求提供了另一種思路，節省了經濟成本，提升了工作效率，這種可以實現跨平臺跨系統的技術和其應用價值值得進行更為深入的探討和研究。

參? 考? 文? 獻

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