时间：2022-04-16 10:42:32
导语：在流媒体技术论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：家庭设备，高增值服务
1. IPTV内涵及特点
IPTV,也叫网络电视,是指基于IP协议的电视广播服务。该业务以电视机或个人计算机为显示终端,通过机顶盒接入宽带网络,可以向用户提供数字广播电视、VOD点播、视频录像等诸多宽带流媒体业务。论文参考网。
IPTV的主要特点在于其交互性和实时性。相对于传统的电视业务,IPTV业务具有如下一些优势:
(1)用户可以根据个人的喜好选择使用IPTV业务所提供的高质量(接近DVD水平的)内容。
(2)用户可以在任何时间观看已经播放的视频节目或已经存在的内容信息。
(3)从技术和业务本身的特点来看,IPTV业务可以向用户提供无限数量的不同信息,为用户提供个性化信息。论文参考网。
(4)IPTV业务实现了媒体提供者和媒体消费者的实质性互动。
2. IPTV的热点技术
2.1流媒体技术
所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Inter-net/Intranet播放的媒体格式,如音频、视频或多媒体文件。流媒体在播放前并不下载整个文件,只将开始部分内容存入内存,在计算机中对数据包进行缓存并使媒体数据正确地输出。流媒体的数据流随时传送随时播放,只是在开始时有些延迟。显然,流媒体实现的关键技术就是流式传输,流式传输主要指将整个音频和视频及三维媒体等多媒体文件,经过特定的压缩方式解析成一个个压缩包,由视频服务器向用户计算机顺序或实时传送。在采用流式传输方式的系统中,用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕,而是只需经过几秒或几十秒的启动延时,即可在用户的计算机上利用解压设备对压缩的A/V、3D等多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。与单纯的下载方式相比,流媒体可以边下载边播放,这种流式传输方式不仅使启动延时大幅度地缩短,而且对系统缓存容量的需求也大大降低,极大地减少了用户在线等待的时间。论文参考网。与平面媒体不同。流媒体最大的特点在于互动性,这也是运用了流媒体技术的IPTV最具吸引力的地方。
2.2 音、视频压缩标准
众所周知,媒体传输系统之间的互操作性至关重要,而保持这种互操作性的关键,就是需要制定传媒设备制造商及运营商在制造产品及提供服务过程中必须遵守的开放标准。在提供网络流媒体服务方面,已经有数个音、视频压缩标准得到较充分的发展。
2.2.1视频编码标准
通过对视频编码标准的压缩效率、可扩展性、容错能力及占用的运算资源等因素加以折衷考虑,最适合目前IPTV网络传输及终端制造水平的应该是M PEG-4视频编码标准。M PEG-4标准的制定开始于1995年,于1999年2月M PEG专家组正式公布了M PEG-4(ISO/IEC 14496)V1.0版本。同年底M PEG-4V2.0版本亦告完成,且于2000年年初正式成为国际标准,是第一个基于音视频内容或对象的编码标准,它从音视频场景中,按照人的直观感受分为若干个音视频对象,并分别对这些对象进行形状、纹理及运动矢量等编码,而不是象传统编码方式那样是基于像素进行编码。M PEG-4视频编码标准,作为MPEG-4标准的一部分,通常称为M PEG-4视频。它提供了大量视频编码工具,而这些工具都要占用一定的运算资源。设备的复杂度及成本较高。为了满足不同层次的应用,在不损失互操作性的前提下,M PEG-4定义了由对象类型,类(Profile)及等级(Level)组成的分级策略。M PEG的类规定了用于协同操作点(interoperability point)的技术,等级规定了一个类的范围或大小。
2.2.2 音频编码标准
在音频编码标准的制定上,目前人们将注意力集中到几个现存的蜂窝通信语音编码标准上。这些标准包括AM R(Adaptive M ulti-R ate)编码算法以及EVRC(Enhanced Variable R ate C oder)编码算法等,这两种算法都具有良好的抗误码能力。M PEG-4音频包括如M PEG-4 AAC(Advanced Audio Coding)等音频编码标准,以支持宽带、可扩展音频通信。
2.2.3 网络传输标准
流媒体的含义即按照实时或点播方式通过网络向通用媒介进行音视频广播,而面向连结的TC P需要较多的开销,故不太适合传输实时数据。流媒体传输一般采用实时传输协议R TP/U D P来传输实时多媒体数据。
2.2.4 显示终端设备制造技术
2005年7月海尔在青岛国际消费电子博览会上,正式对外国内第一款拥有自主知识产权的流媒体电视新品“美高美”系列数字平板电视。美高美可以通过流媒体接口实现与多种外设的无缝连接,并读取16种流媒体文件,而且还可以同时接驳两个外部存储设备,不同存储器中的流媒体文件可以经由电视平台互动转存,必将推动IPTV更广泛使用。
3. IPTV最新动态与开发展望
在国外,IPTV已进入实质运营阶段,据权威研究机构美国加特纳公司的报告,2006年,欧洲网络电视供应商的收入预计将达到3亿多欧元,而到2010年其收入则可达到30亿欧元。中央电视台2005年正式向全国推出网络电视(IPTV)服务,该业务的内容主要利用中央电视台目前已有的40万小时的电视节目。同时中国两家最大的商业IP网络运营者中国电信和中国网络通信公司也在进行IPTV的试验或试运行。2006年4月,国家广电总局首次正式发放网络电视牌照,而拥有央视背景的中视网络发展有限公司和上海文广旗下的东方网络电视有限公司,成为了首批获准经营网络电视的“幸运儿”。由于网络电视必须依靠宽带运营商传送节目,国内许多电信企业也借机进入了这一市场。
总之,IPTV蕴涵着巨大的商机,是未来广电网新的业务增长点和增值服务。将来三网合一的网络环境还会带来各种融合业务形态。
参考文献：
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[4]王宇. 我国网上电视现状与发展前瞻[J].电视研究, 2000,(11) .
[5]黄勇. 怎样看待广电数字化、网络化、产业化面临的主要问题[J].广播与电视技术, 2005,(10) .
关键词：P2P；流媒体；服务技术；应用
中图分类号：TP271文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)05-1059-03
随着社会的不断变化发展，我国的科技水平也越来越高，据相关的调查数据现示，目前我国的网民数量已经达到了8000多万。在这个十分庞大的队伍中，使用宽带上网和专线上网的用户数占到了绝大多数。这样一来，就使得宽带接入的步伐不断加快，市场竞争也日益激烈。很多的网络公司为了在竞争中站稳市场，采取了一系列的手段和措施，但最主要的是要看国内的消费市场能不能接受这些运营商所提供的各种服务。就现在的发展状况来看，文字，音频和视频这种三位一体化的信息服务在市场上占据了主导地位。我们通过国外相关市场的调查得知，其有将近一半的网民会经常使用流媒体，因此目前宽带内容的主体就从原来的网页逐渐转变成了流媒体。我们的网络公司如何利用自身资源去抢占流媒体服务市场，成为了在新一轮竞争中致胜的关键因素。
目前我们视频和音频的资源数据量很大，其对网络的带宽以及服务器的性能提出了很高的要求，但是其却无法满足这种要求，所以就会严重阻碍流媒体’业务的发展。举个例子，一个比较大的视频节目假如同时有上千人进行访问，那么其网络带宽必须达到300MbPs以上。可是目前能满足这些条件的网络和服务器却相当的少，一旦有更多的用户需要访问，其就很难满足需求。因此，我们要解决上述的问题就必须使用服务器集群来提高整个流媒体系统的相关性能。另外，我们还可以使用分布式系统，通过相关技术将流媒体数据传输到各地，这样用户在上网的时候就能就近访问。上面的两种方案虽然能从一定程度上解决增大了流媒体服务系统容量的难题，但是面对越来越庞大的用户群，还是无法满足全部的需求。并且，在具体的实施过程中，这两种方法的成本十分昂贵，系统的复杂程度也大，采用起来不大现实。
那么，如何采用现有的资源和宽带资源去普及流媒体业务呢，P2P技术就是我们要找寻的最为理想的答案。这种P2P技术是指通过各个系统之间的直接交换最终达到计算机资源与信息资源的共享。如果我们能将这种P2P技术熟练的应用于流媒体业务，那么就能够从根本上解决之前服务器端网络带宽和服务器性能限制的问题。
1 P2P模式的流媒体服务技术
1.1 P2P与C/S模式的区别
这种P2P的模式是和传统的C/S模式相比是有很大的区别的。以前传统的C/S模式的服务系统，一个服务器要同时为三个端口提供数据，因此其占用链路的带宽带是到单个媒体流的三倍，其负载程度也是单个媒体流服务的三倍，如图1所示。而我们所说的P2P却极大的改变了这种情况，它使得用户客户端的空闲资源得到了合理充分的利用，从而提升了整个系统容量和性能。比如，图2中四个用户中的任意三个想要同时观看一个流媒体的节目，那么其中的A只要为B和D技工数据，而剩下的C可以直接从B处获取数据。这样一来，整个系统对A的性能和网络带宽的要求就有所降低，大大的减轻了它的负担。
这种P2P技术一方面利用服务器性能和服务器端的资源来进行操作，另一方面还合理地利用了计算机客户端的性能以及其带宽资源。随着网络用户数量的不断增多，这种P2P模式的流媒体服务系统用户数量相应的也可以达到无限大。
1.2概述
我们所说的这种P2P模式的流媒体技术是相对于传统的C/S模式而言的。传统的C/S模式存在比较大的局限，由于其只能使用服务器的资源提供相关的服务，那么其服务的质量和容量就受到了很大的限制。但P2P模式却彻底改变了这种现象。一方面它能合理的利用服务器的资源，而另一方面它还能合理地使用用户们计算机中的空闲资源。这样的话，用户在享受流媒体服务的同时，也可以享受到其计算机闲置资源为其所提供的另一些相关服务，那么，其整个的流媒体服务系统的资源就不再仅仅只是服务器的资源，还会包括用户计算机闲置的相关资源。一旦这样的用户数量增多，其消耗的资源也就会相应的增加，于是那些新增的用户就会提供新的资源与数据。这样一来，其便给我们使用P2P这种高品质和大容量的流媒体服务系统提供了可能性。
因此，这种P2P模式的流媒体服务系统是在不改变现有的流媒体架构和传输协议基础上进行的，有些时候甚至还可以不改变现
图1
图2
有的系统，只要增加新的板块和功能就可以实现。具体来说，P2P模式的流媒体服务系统只要在目前现有的流媒体服务系统的基础上改变其在原有C/S模式下的服务方式和数据传输途径，就可以达到理想化的效果。
图3
具体来说P2P模式的服务系统可以实现请求同一节目的用户归为一组的要求，然后，我们便可将该组用户当作结点构成一棵树。如图3所示，这种树状的结构能够避免用户在使用的时候计算机互传送出相同的数据，从而产生数据风暴这种情况。我们看到，其服务器为数的根基，其中的第一层用户可以直接从服务器那获取相关的数据，而第二层的用户可以从第一层的用户那里获取数据，就这样以此类推。
但是，用户所使用的计算机和服务器本身相比还是存在一定差异的。因为，用户的计算机是由其自己控制的，如果随意的退出节目的观看，就会导致其不能再为其他的用户服务，而且，目前用户计算机的性能和网络带宽都不是很好，一般能支持的用户数相 当的有限。这样的话，用户的计算机在整个P2P模式下便具有了短暂性的缺陷，怎样保证其退出之后不影响其他用户的收看就成了解决问题的关键。
通过对其的详细分析和研究，我们发现可以采取冗余的数据路径。具体来说就是在一条数据路径获取失败后，其用户直接从另一条路径获取数据，随后在观看当前节目的用户组里面找一条新的数据路径作为备份。这样，通过这些冗余的数据路径，相关用户计算机之间信息交换就比较的稳定，我们将这种结构称为控制网络。
1.3 PSP模式中数据传输树的建立
我们可以将VOD和在线教育等其他的流媒体应用都简化为让服务器进行网上直播。这种网上直播实质上就是让那些观看节目的用户从相关的服务器那消费一样的媒体数据。我们将用户之间数据传输路径构成一种树状的结构，其称为数据传输数。这种数据传输树要在用户不断增加的情况下才能建立起来，我们为了这个树能顺利的建立，相关的服务器便需要维护一些信息。比如，我们要清楚当前的树中有哪些是还能接纳新的结点的，这些结点的端口和地址如当前树中哪些结点还有能力接纳新的结点，这些结点的lP地址和端口以及一些用户计算机性能和出口带宽的相关数据具体是怎样的等等。
1.4 PSP模式的控制网络
因为用户的计算机具有短暂性的特点，我们要确保所有的用户都能收看到稳定的节目，就要增加上面所说的冗余的数据传输路径，这样才能让用户的计算机能与其他用户的计算机进行信息上的交换，万一为自身提供服务的用户失败，那么就能最快的从其他用户那里获取相关的数据。
2评价及应用
服务器的能力和网络资源是整个流媒体服务系统中重要的两种资源。首先，这种新的P2P模式流媒体技术客服了服务器自身资源上的限制，其通过合理地利用相关用户的计算机空闲资源来提供另一部分的服务，大大提升了整个系统的能力。而在我们传统的C/S模式下，其提供服务时仅仅只使用相关的服务器资源，而P2P模式却真正实现了为服务器和所有用户提供资源。这样一来，随着用户数量上的不断增多，整个系统的容量和性能也会得到很大的提升。其次，在原有的C/S模式下，如果服务器端口要支持很多路的用户就要拥有巨大的网络带宽。这其中，流媒体数据带宽占用量是最大的，其将严重的制系统所提供的内容和节目品质。而在P2P模式下，它不仅能合理的利用用户的计算机资源，同时还能合理的使用相关客户端的宽带资源，从而使得带宽资源将随着用户数量的不断增多而不断增大。所以，在理论上这种P2P模式的流媒体服务容量是可以变的无限大的，但是我们考虑到目前的实际网络状况和P2P技术上仍然存在的一些缺点，其要达到无限量的标准还是有一定难度的。但是，从目前来看，这种P2P模式下的一个简单的PC服务器要提供上百万甚至上千万的用户容量还是可以实现的。其在大大降低成本的同时，还解决了原来在C/S模式下存在的容量受限的问题，就目前现有的解决方案看，P2P模式无外乎是一个最为节约成本的理想化方案。
3结束语
目前，将P2P用于流媒体技术的相关产品已经诞生。如EMS系统和PeerCast系统等都随着科技的进一步发展而日趋成熟。在相关的科学和教育领域，EMS系统已经得到了比较广泛的应用，而PeerCast系统则是被许多的音乐爱好者所青睐。这种P2P模式下的流媒体技术才刚走进市场，走进相关的公众的娱乐和信息服务的基础设施之中，未来，其将逐渐的走向人们生活的方方面面。基于这种模式的优越性，我相信在不久的将来，其将迅速的占领相关市场，成为网络信息时代不可或缺的服务技术。
参考文献：
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[3]汤剑君,张期莲,王林平.基于P2P的流媒体服务模型研究[A]//第一届建立和谐人机环境联合学术会议（HHME2005）论文集,2005.
关键词：Android；流媒体；手机电视；数据传输
中图分类号：TN919.8
这几年来新技术的创新、性能的提高、数据的普及、网络的发展影响着运营商的广泛关注，中国移动和中国联通伴随着移动媒体的问世及它们的传播内容推出了手机电视业务。它利用网络的体系架构中最底层，自顶而下的为用户提供数据传输，使用网络等方式从终端上获取信息、下载软件播放数据信息即可。
Android系统平台可以针对以上不同的多媒体业务，使用不同的频带和接入点来提高数据传输容量。打破传统手机电视系统单一模式，增加音频、视频信息交互性、移动性、同步性，增强传输数据的共享性。手机电视利用Android平台操作系统和流媒体技术收发电视节目业务。由于手机电视由音频、视频、图片等构成，数据容量大、视频解码算法复杂，加上移动传输数据流在终端上处理接收能力差、内存数据容量等方面受限，导致视频播放画面出现模糊、停顿等问题。因此，手机电视采用流媒体技术，利用终端无线网络设备点播音频、视频内容，在传输过程中数据实施交互操作，同时提供实施同步音频、视频流的传输，依据网络协议及时处理相关数据信息，以便更好地控制信息流量。所以，基于Android流媒体技术在手机电视系统中的运用具有重要的研究意义。
1 流媒体技术的运用
当今是互联网发展的时代，流媒体技术的产生不仅给运营商带来了利润，同时还给用户带来了深远的影响。“流媒体”不同于传统的多媒体技术，除了媒体所具有的声音、文本、图像等多种数据处理信息技术外，还可以运用带宽技术，进行比特流传输，使得用户终端可以接收到高品质的音频和视频节目，在手机播放端多媒体文件下载与播放是同时进行，实际上并不是单一的技术，它结合很多网络核心技术对流媒体数据进行采集、压缩、存储。
1.1 流媒体文件的格式
手机电视采用流媒体技术以适合用户终端在网络上边下载边播放，而不是让用户终端无限制的等待文件下载完播放，也不是说其它类型的媒体不能在网络上播放，只是需要加入一些数据代码附加信息才能高效的在用户终端操作。
1.2 流媒体传输的特点
手机电视在传输过程中将媒体文件进行打包，通过传输视频端向PC端连接、实时传送。PC端经过一段时间即可通过播放数据端对打包的文件解压进行观看，剩余数据将在后台进行解压。
（1）缓冲幅度递减。结合流媒体传输技术，用户终端不必浪费大量的等待时间。一般情况下，手机终端用户通过对影片的点击，一分钟内画面就可以在手机终端显现，在播放过程中缓冲不会出现断续状况。
（2）缓冲存储容量递减。手机电视在进行数据传输时都采用网络协议，将数据化分为多个包进行传输，然后动态选择不同的路由，不会因网络拥堵延长缓冲播放，同时数据不被保留在PC磁盘上，占据大量的存储空间，从而递减缓冲区。
（3）流媒体传输实时协议。虽然流媒体传输无需缓冲存储容量的递减，但仍离不开缓存，数据在传输过程中分解成若干等比例的比特流，由于网络链接动态变化，可以自由选择路由，故接收到的数据路径和时间延迟也就有所不一，这时缓存起到一定作用，使数据畅通不会因网络短暂拥塞而出现暂停现象。
2 用户终端设计
用户终端主要功能，实现缓冲音、视频连续播放。通过网络路由设备合理选择，并通过RTCP协议实时数据接收，确保传输过程中流媒体端与端之间数据安全可靠传输。
2.1 流媒体传输控制
传输数据过程中使用RTP和RTCP的传输流，首先将发送端模块与发送路径端进行解析，发送端模块会自动解释用户终端媒体相匹配，其中子模块SDP解析将发送端数据封装成识别的格式，并发送给协议模块，调用协议在用户终端播放画面，开始执行实时流媒体操作功能。
在设计Android手机电视系统时考虑采用嵌入其他播放器的方案，但是最终被一种简单的有效的方法替代，虽然这种方法对部分流媒体文件格式有一定的局限性，但是其简单有效的方案令人拍手称赞，那就是直接使用Android系统中自带的MediaPlayer播放软件。下面列出手机电视系统选择本地文件或在线文件播放的部分代码。
setDataSource（）函数：[mw_shl_code=java，true]public void setDataSource（Context context， Uri uri， Map headers） {
String scheme = uri.getScheme（）；
if（scheme == null || scheme.equals（"file"）） {
setDataSource（uri.getPath（））；return；
}
AssetFileDescriptor fd = null；
try {
ContentResolver resolver = context.getContentResolver（）；
fd = resolver.openAssetFileDescriptor（uri， "r"）；
if （fd.getDeclaredLength（） < 0） {
setDataSource（fd.getFileDescriptor（））；
} else {
setDataSource（fd.getFileDescriptor（）， fd.getStartOffset（）， fd.getDeclaredLength（））；
}return；
} catch （Exception ex） {
} finally
setDataSource（uri.toString（）， headers）；
return；
}
2.2 RTCP数据传输协议
RTCP数据传输过程与RTP数据协议一起使用，RTCP模块会周期性地向服务器发出请求，服务器端接收到数据并向请求方发送RTCP报文包，这些报文包包含了发送与接收RTP数据包的数目等信息。远程流媒体服务器端根据数据传输协议中动态变化速率，从而为手机视频媒体提供QoS保证。
2.3 云端安全控制
当越来越多的用户使用云计算，带动云端数据和云应用的发展，云安全的问题成为了困扰云计算发展的主要问题。由于多用户和虚拟等特性，使传统的安全技术已经不能保障用户的信息安全。因此需要从服务模式、部署模式等多个角度分析用户在云端的数据安全问题，并针对这些云端数据安全，采用HDFS的数据删除机制，解决数据残留问题，结合数据覆写算法，达到彻底销毁数据的目的，同时通过采用多级可定义数据权限协议，平衡用户在追求速度的同时能够得到最佳的安全控制。
参考文献：
[1]罗迎.移动流媒体相关技术分析[J].信息与电脑（理论版），2011（01）.
[2]张顺利.移动流媒体业务在3G通信时代的应用[J].软件导刊，2009（09）.
作者简介：利莉（1983-），女，江西景德镇人，硕士，讲师，研究方向：计算机应用。
关键词：FMS4；实时网络教学辅导；RTMFP；P2P
中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)01-0144-05
Research of Audio and Video Interaction Technology Teaching Application Based on P2P of FMS4―Base on Web-Based Remote Teaching Guidance System
HU Shi-qing, ZHOU Bing
(Department of Educational Technology, Normal College, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China)
Abstract: In recent years, along with the development of information technology, web-based remote teaching guidance has become popular in the field of education guidance. But because Simultaneity of real-time video streaming is complicated and big, have led to the fact that it is difficult to develop the web-based remote teaching guidance system. Adobe Company release the latest FMS4 streaming media server in September of 2010, bring real-time video communication to P2P era. makes that FMS4 can be used to realize the P2P remote real-time video interactions and text communication function. Based on development of remote teaching guidance system, this paper analysis realization methods of P2P text Interaction function of FMS4, including the development environment, realization principle, key code and function etc. And analysis realization process of P2P real-time audio and video of FMS4, including the comparison RTMP with RTMFP agreement , principle and methods of realization based on P2P audio and video Interaction function of FMS4. through test and trial, Indicate that real-time and compressive capacity of the system have been obvious improved.
Key words: FMS4; Real-time Web-based Teaching Guidance; RTMFP; P2P
教学辅导作教学重要环节，它对巩固教学效果，帮助学困生进步，推动学优生全面发展起到了重要作用[1]。随着信息技术的发展，教学辅导的形式，呈现远程化、异地化、网络化的趋势。相对于传统的面对面的教学辅导，网络远程教学辅导打破时间和地域限制，可以让学生足不出户得到教师的实时高效辅导，并且凭借其真实、直观、实惠、便捷、安全的优势，快速发展成为了教育辅导市场的新方向。要开展网络远程教学辅导，它所依托的远程教学辅导系统，成为了影响教学辅导效果的重要因素。
网络远程教学辅导系统的理想方式是通过网络提供师生面对面的实时交流，因此，教师和学生之间的实时音视频传播和文字交流质量是远程教学辅导的实现基础和核心功能，一个优秀的远程教学辅导系统必须要确保系统运行时有流畅的实时性和丰富的交互性。
通过调查发现目前国内应用的网络远程教学辅导系统主要有泛智网、家教通、异地家教网、智龙网、24家教网等，这些远程教学辅导系统的实时视频应用，主要采用了两种服务器：一种是开源的Red5，另一种是FMS服务器。其中Red5是一款基于Java的开源流媒体服务器，它依托RTMP协议来传输流媒体，实现了实时视频播放、远程共享对象、实时录制等功能。由于开源的原因，目前成为了企业架设实时视频通信服务时的优先选择[2]。FMS是Adobe公司推出的流媒体服务器，它是当前实时视频通信市场的主流服务器，它几乎能满足网络实时视频通信的所有应用需求，是主流视频服务厂商的偏爱。但由于Red5和FMS4.0之前版本的服务器，均采用基于TCP的RTMP协议来通信，不能支持低延迟和大的并发流，所以需要部署大量的边缘服务器和增加服务器的带宽，来保证视频的流畅和通信质量，从而大大增加了企业开发成本。
2010年9月Adobe系统公司了最新版本的FMS4，它基于RTMFP协议实现了P2P技术，代表了当前主流的网络实时视频交互技术。基于以上原因，我们在设计新版的远程教学辅导系统中，采用了最新版的FMS4，实现了基于FMS4的P2P实时音视频交互功能，将FMS4的P2P技术引入网络远程教学辅导领域，并对它进行有益尝试和研究。
1 FMS和P2P技术概述
FMS（Adobe Flash Media Server）是Adobe公司推出的流媒体服务器，它能够提供优秀的流媒体播放和实时通信功能，同时FMS还提供了强大的可定制脚本的服务器流媒体引擎[3]。通过这个引擎，允许建构面向互联网任何用户群体的交互媒体应用，以及基于FLV的传统视频点播服务(VOD)，还能够建构如视频博客、视频共享、视频直播、在线游戏、视音频聊天等交互性的双向及多向应用[4]。由于Adobe公司在网络多媒体应用上的雄厚实力，以及Flash Player在网络上广泛应用，FMS已成为多媒体应用服务器端的主要系统平台，如优酷、土豆等大型视频网站就采用了这项技术。
P2P又称对等互联网络技术，它不会将所有网络负载聚集在较少的几台服务器上，而依赖网络中参与者的计算能力和带宽。在P2P应用环境中实现了客户端的之间直接联系，让客户端在网络环境下利用P2P直接交互。在P2P环境中真正地消除中间商，使得网络共享和交互变得更容易、更直接，因此，加入节点越多、整个系统的容量也越大[5]。这与传统的客户/服务器架构刚好相斥，在那种架构中每增加一个客户端，意味着分享一份系统资源，系统的整体性能将下降[6]。P2P架构的这种分布特性，在大流量的实时远程教学辅导系统中，对解决视频带宽紧张，提高视频传播的速度和质量有明显优势。
目前，在刚的FMS 4中，增加了最值得期待的新功能，对p2p的支持，提供了安全、可扩展的P2P直播和点播功能。
2基于FMS4的P2P文本交互功能的实现研究
2.1基于FMS4的系统开发环境
在FMS4之前的FMS流媒体服务器都没有提供P2P功能，直到2009年Adobe才提拱了在Stratus2的流媒体服务器中使用P2P功能[7]。但要架构Stratus2的P2P服务，首先要向Adobe公司申请开发密钥，然后联结Stratus服务器，如果成功将得到“NetConnection. Connect.Success”事件，并被分配一个独特的256位peer ID，其它Flash Player客户端必须通过个peer ID才能通信[8]。如果要进行第二次开发，就会感到局限，因为不能自己部署服务器进行局域网内的开发运营。令人高兴的是，在最新的fms4中，p2p功能已经集成进来了，使得利用FMS开发多媒体服务发生了质的飞跃，但要开发FMS4的P2P服务系统，开发环境要达到如下要求：（1）开发使用的Flex SDK要达到Flex SDK4.1以上版本，可以从Adobe官网下载，或者可以安装目前最新版的Flash Builder4，它默认的Flex SDK是Flex SDK4.1。（2）FMS流媒体服务器，必须是FMS4以上版本，可以从Adobe官网上获得。（3）Flash Player要达到Flash Player10.1以上版本，如果是开发，最好使用debug版的Flash Player。
2.2基于FMS4的P2P文本交互功能的实现原理
在FMS4.0之前，如果我们要做一个多人实时在线交互的应用，比如多人文本聊天功能时，我们需要通FMS服务器把所有在线用户链接起来，如果网中的某个人需要向所有人发送信息，那所有信息都必须经过FMS服务器发送，这样才能实现共享数据服务。这种模式在众多用户的远程教学辅导系统中会使服务器的压力增大，实时交流的服务质量下降，影响学生学习的满意度[9]。假如教师A一个数据想给同网段的其他100个学生，那么这100个学生都需要通过服务器来与教师A通信，这无疑加重了服务器和教师A的负担，影响了整个系统的服务质量。而在FMS4.0中引入了NetGroup“群组”的概念，利用p2p的功能很好地解决了这个问题。当教师A数据想让同一个组中的其他100个学生接收时，那么当教师A将数据发送到学生B时，学生B获得所有数据后也可以将数据加入“群组”内，同时出去，这样学生B也成了数据的者，那么其他学生就可以不从教师A处获取数据，从而可以减轻教师A的实时通信压力。同时由于采用了P2P通信，教师与学生之间的数据交换不需要经过服务器中转，从而也大幅度降低了服务器负荷，保证了服务质量。这就是新的基于FMS4.0的P2P模式，每个用户都可以作为数据的接收者和发出者，参与的用户越多，数据的副本就越多，服务的速度也就越快。
如图1所示，基于FMS4的P2P文本交互功能的具体流程是：发送端和接收端分别向FMS4.0服务器发出联接请求，如果FMS4服务器接收连接，发送端和接收端将分别收到连接成功的信息"NetConnection.Connect.Success"，此时发送端和接收端通过方法“new NetGroup(netConnec? tion, roupSpecifier.groupspecWithAuthorizations())”加入到同名的群组中。如果加入“群组”成功，发送端和接收端将收到“NetGroup.Connect.Success”状态，这时发送端可以通过“netGroup.addHaveObjects(0, _dataLength -1)”将要发的数据加入群组的待发数据列表中。接收端收到“NetGroup.Connect.Success”状态后，就可调用addWantObjects方法向发送端提出发送数据请求，此时发送端收到"Net Group.Replication.Request"状态提示，发送端就可以响应接收端的请求，通过调用“netGroup.省略.省略.index])”方法，以UDP协议的方式将需要的数据块发送过去，然后“接收方”会收到"NetGroup.Replication.Fetch.SendNotify"的数据到达通 知，如果成功接收，接收端将进入“NetGroup.Replication.Fetch.Result”状态，数据全部接收完成后，接收端可将收到的数据重新合并呈现在接收端的视图上，同时还可调用addWantObjects方法将数据添加到群组待发的数据列表中，接收端此时变成了新的发送端[10]。
部分关键代码如下：
// "接收方"有数据到达时将触发此处理，但目前尚未接收数据
case "NetGroup.Replication.Fetch.省略.index);//教师信息即将接收
break;
case "NetGroup.Replication.Fetch.Failed":
case "NetGroup.Replication.Fetch.省略.省略.object);//教师信息已接收
//接收完成以后，将数据添加到待发送对象列表，此时接收方又转变成了发送方
netGroup.省略.省略.index);
//新建群组，设置相关参数，并加入群组
private function OnConnect():void{
var groupSpecifier:GroupSpecifier; //创建一个GroupSpecifier对象并设置相关参数据
groupSpecifier = new GroupSpecifier( groupNameText.text);
groupSpecifier.postingEnabled = true;
groupSpecifier.serverChannelEnabled = true;
groupSpecifier.objectReplicationEnabled = true;
groupSpecifier.ipMulticastMemberUpdatesEnabled=true;
netGroup = new NetGroup(netConnection, groupSpecifier.groupspecWithAuthorizations());
netGroup.addEventListener(_STATUS, NetStatusHandler);
}//将教师的聊天内容加入“群组”的待发送列表，并显示在界面
private function massageDisplay():void{
var _message:Object = new Object;
_message.user = userNameText.text;
_message.text = chatText.text;
_message.sequence = sequenceNumber++;
_message.sender = netConnection.省略Group.addHaveOb? jects(0, _dataLength - 1);
}
2.3基于FMS4的P2P文本交互功能的实现验证
为了真实再现FMS4.0的P2P实现过程，我们在基于p2p的文本交互功能模块中，将教师端的每条发送数据通过for循环向发送列表重复加了二十条，点击发送将数据发送出去，然后重开了二个学生端依次点“接收信息”。发现当第一个学生端接收完20条教师端的信息后，它自己开始接收第二个学生端的请求，此时第一个学生端变成了教师信息的发送端，其它学生端可以从第一个学生那里获得教师信息。通过开多个窗口测试发现，加入学生群组的人越多速度会越快。基于FMS4.0的P2P文本交互功能演示如图2。
3基于FMS4的P2P实时音视频功能实现研究
Flash Player已经在web视频领域占有了重要的市场份额，这得益于FMS流媒体服务器卓越的性能和Flash Player的98%的普及程度。利用FMS流媒体服务器可以开发视频点播或者实时视频的应用程序。视频点播应用程序是从服务器向客户端提供已编码处理的视频流，这些音视频流可以是歌曲、电影、电视剧等音频或视频文件，目前主流的优酷、土豆等视频网站就是采用的这种技术。实时视频应用程序是客户端通过视频采集设备如摄像头等，将采集的实时视频或音频数据，通过FMS服务器发送给其它的客户端或者是发送给FMS服务器保存处理。实况视频的典型应用包括视频会议、远程教学辅导等。
3.1 RTMP与RTMFP
FMS4.0之前版本在提供视频服务时，使用了Real-Time Messaging Protocol (RTMP)协议。RTMP是流媒体、共享对象、远程连接的优秀选择，它能满足实时性要求不高的交互式音频和视频通信，当同时在线的用户数量大时，网络通信的并发量就会倍增，对服务器就会产生巨大的压力。在FMS4.0中采用了一种新的通信协议RTMFP（实时流媒体协议），RTMFP是Adobe公司开发的新的通信协议，它可以使终端用户在基于Adobe AIR架构的多个Adobe Flash播放器和应用程序之间进行直接通信[11]。RTMFP协议为应用程序（如远程教学辅导系统）提供了高质量的实时通信解决方案，同时，RTMFP协议也实现了视频点播、实时直播等功能，客户端用 户通过麦克风和摄像头就能实现高质量的直接音频或视频通信交流。
通过表1，RTMFP与RTMP的比较，RTMFP在多个功能点上进行了优化，表现出强劲的性能和卓越的品质。
1）RTMP是基于TCP协议，而RTMFP是建立在UDP协议和性能更优的FlashPlayer10以上版本。TCP提供了可靠的数据传输，比较适合于文件传输和电子邮件等用途，但它没有提供任何端到端延迟保证。这种提供可靠数据传输的TCP实现了重新传输丢失数据的功能，但增加了延迟。而实时通信中最重要的目标是确保最小的端到端延迟，因此TCP协议并不适合这一用途。为了确保传输过程中的错误恢复，在Flash Player 10中采用了先进的音频和视频压缩技术，如Speex音频和H.264视频编解码器，保证实时通信的正确性。同时RTMFP还提供了可靠和不可靠的两种服务，当在Flash Player实例之间，使用NetStream.send()发送数据时，提供可靠的数据传输；而当使用Speex发送音频时，不可靠的交互方式被使用，以提供最小的延迟。
2）支持点对点通信。在利用RTMP通信时，如果客户端之间要进行数据传输，必须先将数据发送到FMS服务器端，然后经过服务器转发到其它用户，而利用RTMFP通信时，它无需经过服务器的中转，就可以将一个客户端的数据直接发送到另一个客户端。此时的FMS服务器只起到桥梁作用，为客户端之间创建通信会话，传递其它客户端的相关信息。这种优势在远程教学辅导应用中，可大大减轻网络带宽的消耗和服务器的负担。
3）支持数据传输的优先次序。在实时通信中如果带宽有限时我们希望能优先确保声音的畅通，再保证视频和非实时的数据通信。RTMFP支持这种数据传输的优先次序，大大提高了用户体验。
4）支持连接错误恢复能力。RTMFP协议提供了两种重要特性，有助于解决一些连接错误导致的问题：1、快速连接修复：连接在短暂掉线的情况下将会快速恢复。例如，当一个无线网络连接掉线了，那么会马上重建连接。一旦重新连接，它将迅速拥有所有的传送能力。2、IP动态化：即使一个客户转换到新的IP地址，原先处于活动状态的网络peer会话仍然会保持。例如，一台无线网络连接的笔记本接入到有线网络后，会获得一个新IP地址，但它仍然可以继续之前的通信。
3.2基于FMS4的P2P的音视频功能的实现原理
要架构基于FMS4.0的P2P实时音视频共享教学应用，需要分别配置FMS4服务器、发送端和接收端。具体发送端、接收端和服务器的交互流程如图3如示。
1）发送端的开发思路是：首先获得FMS4.0服务器的URL和将要进入的“群组名”，然后创建一个NetConnec? tion对象，调用netConnection.addEventListener(NetSta? _STATUS, netStatusHandler)进行监听，通过命令netConnection.connect(“url”)连接服务器，这里URL与以往版本的FMS连接不同，FMS4.0采用的是RTMFP协议，所以URL应当改成“rtmfp://localhost/…”的形式；如果服务器接受请求，发送端将收到“NetConnection.Connect.Success”的状态，此时发送端可以创建NetGroup对象，设置相关“群组”的配置并连接该“群组”；如果连接成功，发送端进入“NetGroup.Connect.Success”状态，这时可继续创建一个发送流NetStream对象并向服务器发送连接，如成功会收到“NetStream.Connect.Success”信息；当收到发送流连接成功后，可以检测麦克风和摄像头并配置它们的相关参数，分别使用netStream.attachAudio(mic);和netStream.attachCamera(camera)命令，将音频和视频信息添加到发送流上；同时还要创建一个VideoDisplay视频播放组件，将摄像头采集到的视频信息在发送端显示出来，让发送者自己了解当前的视频状态；最后，发送端可以使用发送流的publish命令netStream.publish("教师名")将这个流出去，此时接收端就能收到这个音视频流的信息了。当然此处也可以这样设计，将流名改成为发送端的用户名，当用户将自己本地摄像头捕捉到的画面publish到fms4服务器时，fms4服务器将存放它在userList这个集合对象中，集合中存放的是每个用户名也就是他们视频的名字。每当新用户加入或者退出会议的时候，fms4服务器就把这个userList广播给每个还在线的用户。接收端的用户取得userList后，只需播放其它用户名的视频即可[12]。
2）接收端的开发思路是：前面步骤与发送端相同，也是先与服务器建立连接，然后创建“群组”，如果以上都成功，就要创建一个接收流来接收发送端的音视频信息，这里不需要再去获取麦克风和摄像头的信息了，只需再创建一个Video视频播放组件，将接收流的信息通过attachNetStream(inNetStream)命令加入Video组件，并调用netStream.play("教师名")，就可开始播放发送端的音视频信息了。这里的play()方法的参数必须与发送端的publish()方法的参数名相同。当然大多数据情况下，一个客户端既是者也是订阅者，那么它必须创建两个流，一个流，一个接受流。
3）服务器的开发思路，如果要在FMS4服务器上注册一个应用程序，需要在FMS4的安装目录下的/applications文件夹中新建一个以应用程序名命名的文件夹，然后在此文件夹下新建一个名为main.asc文件存放服务器端代码。在main.asc文件中可以使用两个对象：Client对象和application对象。当一个客户端连接到一个FMS4上的应用程序时，FMS4服务器可以通过创建Client类的实例来代表一个客户端，有了这项客户端实例，就可以用它来完成这个客户端发送和接收数据。服务器端的application对象代表这个应用程序，它是Application类的实例，通过它服务器端可以接受客户端的连接请求，也可完成客户端的连接断开和关闭应用程序等功能。当一个客户端连接FMS4服务器时，服务器端将接受一个application.onConnect事件，如果接受此客户端连接请求,则调用appli? cation.acceptConnection(currentClient)方法。如果此客户端不符合连接要求，则调用application.rejectConnection(currentClient)方法来拒绝此客户端请求。相反，当一个客户端断开FMS4.0服务器时，服务器端接受到一个application.onDisconnect事件，此时可以通过application.clients命令来向所有在线客户端发送信息，通知其它用户此用户已下线[13]。
3.3基于FMS的P2P的音视频功能的实现验证
在最新的远程教学辅导系统上采用FMS4作为流媒体服务器后，实现现了文本和音视频的实时交互功能。经测试发现依托FMS4的P2P技术，在课堂人越多时，视频越流畅，语音越清晰。其系统演示如图4所示。
4结束语
通过对FMS4的应用研究发现它对比以往版本的确实有了新的改进，特别是它基于RTMFP协议的P2P音视频技术的新功能，给我们远程教学辅导系统的系统稳定性和抗压性带来了许多实惠，相信不久将有更多的视频应用系统采用FMS4，希望通过将FMS4引入远程教学辅导领域，能对将来远程教学辅导系统的设计开发人员有所借鉴。
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[10] Adobe?Flex?4.1语言参考.
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关键词：嵌入式；播放器；流媒体
中图分类号：TP37
随着Android在智能手机行业上的成功应用，以Android 作为嵌入式系统的开发，特别是在非手机系统上的应用方面的开发尤为引人关注。相比于PalmOS、PSOS、VxWorks等专用系统，Android系统更适合于机顶盒这类嵌入式信息家电的需要。由于在数字电视和机顶盒的软件架构中使用了不同的操作系统，不同的中间件平台，不用的应用程序框架使得软件架构层面出现了极大的差异化。在操作系统层面，Linux，uCos，VxWorks，WinCE，iTron，ThreadX等不同的操作系统在不同的产品上都有相应的部署；在中间件层面，有公开的标准化的中间件平台，比如MHP，Tru2way，ACAP，ARIB，MHEG5等，也存在私有的非标准的中间件平台；而不同的中间件软件提供商更会提供各自不同的中间件解决方案，这些解决方案之间大多是无法互相兼容的。
1 需求分析
为了解家用网络播放设备的实际需求，作者选取了不同层次的家庭用户为对象进行需求调研，首先了解了该公家庭网络播放设备的产品现状，然后在此基础上，分析总结了用户的实际需求。
家用网络播放设备主要由四大子功能系统组成：控制子系统、信号处理子系统、网络接口子系统和用户扩展接口子系统。
基本业务：模拟电视广播、FM广播，模拟付费（加扰）电视；数字视频；卫星数字视频广播（DVB-S）；地面数字视频广播（DVB-T）；有线数字视频广播（DVB-C）；MMDS数字视频广播；数字付费（加扰）电视数字音频IP电话/传真；音乐（MOD）；实时音频卡拉OK点播（KOD）数字数据信息点播（IOD）；数据广播（BIS）；股市证券信息广播（SIS）；VBI图文电视；应用程序下载；远程数据库流向；
电子商务：交互式多媒体；互联网接入服务（IAS）；远程教育；远程医疗；网上购物；网上收费；电子广告；股市证券服务（SES）；网上（音、视频）广播业务；可视电话与电视会议；社区多功能服务。
2 嵌入式网络播放设备的设计
2.1 总体设计
图1 终端的系统结构
由图1可以看出，整个终端主要分为数据接收，媒体播放和显示输出三大部分。从功能上分别概括为流媒体数据接收模块，音视频解码播放模块和人机交互模块。其中，流媒体数据接收模块，主要是登陆服务器，接收并处理来自网络的流媒体数据，本论文研究系统中为MPEG-2 TS流，并将其放入环形缓冲区中，实现客户端与服务器的交互。
音视频解码播放模块，通过STB810开发板用硬件实现对MPEG-2 TS传输流的解复用，分解出视频基本流和音频基本流，并送往解码模块，调用DirectFB的解码器接口，完成对音视频流的解码，从而实现对媒体播放的处理和控制。
人机交互模块，涉及输入设备和图像的显示输出，且由于嵌入式平台下面没有集成类似MFC（Microsoft Foundation Classes，微软基础类）的基础类库和完善的消息响应机制，论文将借助于DirectFB实现了一套自己的事件响应、处理机制。同时使用封装好的DirectFB API接口直接将图形图像数据解码并显示。
2.2 TCC8900的硬件平台
本文研究采用的机顶盒是Telechips公司的STB810开发板，STB810使用基于Linux的软件架构和提供能迅速使用设备特性的标准API，不需要对底层驱动和嵌入式DSP编程有更多的了解就可以使用该客户端进行应用程序开发。
硬件接口有：RJ45以太网接口、两个SATA硬盘接口、两个SCART连接口、分量视频输出（YPrPb）、四个USB接口、两个USB 1.1接口、两个USB 2.0接口、两个UART接口、左右两个模拟音频接口、一个数字音频输入和输出接口（S/P-DIF）和一个高清多媒体接口（HDMI）。其中，第一个SCART连接口连接RGB电视设备或者CVBS信号+快慢开关信号，第二个SCART连接口连接CVBS的视频录像机（VCR）或者Y/C信号+慢开关信号。
STB810的核心设备为PNX8550媒体处理引擎，该PNX8550媒体处理引擎集成了一个MIPS32架构的微控制器和两块功能强大的用于音视频处理的DSP。它可以支持MPEG-2解码，MPEG-2传输流的处理，DVB，DES，Multi2，AES的条件访问，视频的缩放和图片的显示。并在一个单芯片上进行所有数字音/视频处理，提供复杂的视频缩放、解交叉和画质增强功能，并且支持广泛的调谐前端。通过模拟后端设备PNX8510/11转化为模拟视频信号输出给电视机。
2.3 STB810的软件架构
IPTV机顶盒作为客户端，除了需要具有良好的硬件平台外，还需要拥有软件系统才能够实现IPTV业务功能。相应的，STB810和大多数的机顶盒软件一样采用分层结构，分为内核层、中间解释层和应用层三个层次：
内核层：包括机顶盒终端硬件和Linux内核。而对于机顶盒终端硬件这一部分主要是指机顶盒硬件中的流媒体处理引擎与流媒体解码芯片；Linux内核（版本2.6.21）是指嵌入式Linux操作系统，用以控制硬件。
中间解释层：重新搭建整个软件平台的开源软件的工具包。包括一个用于音视频直播/点播使用的视频传输协议栈；用于驱动流媒体解码芯片的驱动程序和外接存储设备以及摄像头的驱动程序；用于绘制界面、将解码后的数据显示并输出到电视上的DirectFB库。
应用层：包括基于中间层开发的应用程序，如视频点播、直播等扩展应用。DVB API采用的是Linux DVB API version3，主要用到其中的Linux DVB Demux Device API，用于解复用TS流。ALSA为Advanced Linux Sound Architecture，先进Linux声音架构，是Linux平台上的用途广泛的音频API，用于音频流混频；DirectFB是专为嵌入式开发的轻量级图形界面库。
3 嵌入式视频点播终端软件环境的搭建
3.1 交叉开发环境的建立
交叉编译，是嵌入式开发过程中的一项重要技术，它的主要特征是某机器中执行的程序代码不是在本机编译生成，而是由另一台机器编译生成，一般把前者称为目标机，后者称为主机。采用交叉编译的主要原因在于，大多数嵌入式目标系统不能提供足够的资源供编译过程使用，因而只好将编译工程转移到高性能的主机中进行。
在本文研究的系统中，就是在Linux PC机上生成在STB810 核心处理器（PNX8550）上执行的代码。该代码包含了Linux内核和根文件系统中所有的PNX8550可执行文件。即整个系统的交叉环境是建立在宿主机Linux PC机上的，目标板即STB810开发板用于运行操作系统和应用软件，而STB810所用到的操作系统的内核编译、应用程序的开发调试都是通过Linux PC机编译成可运行代码，然后再利用交叉编译调试工具编译连接生成可执行代码，最后将其下载到STB810开发板上运行。
3.2 设置环境变量
环境变量因用户不同而定义不同。它可以定义工程的工作环境，也可以定义调用所需库的路径。一旦定义了环境变量，系统脚本就可以通过这些信息得到所需的程序。在本文中设置环境变量的操作为：
在路径“/…/stb810-SP8”下执行：source ./setup.sh。
3.3 重建根文件系统设备
Linux根文件系统包含一些设备文件，这些文件保证了内核向STB810的设备驱动器传送信息。
通过执行：cd /…/stb810-SP8/build_128M_BASE/rootfs/dev && ./MAKEDEV来重新创建根文件系统设备。
3.4 导出根文件系统
文件系统是操作系统的重要组成部分。文件系统的概念使得用户能够查看存储在设备上的文件和路径而无须考虑实际物理设备的文件系统类型。Linux 透明地支持许多不同的文件系统，将各种安装的文件和文件系统以一个完整的虚拟文件系统的形式呈现给用户。Linux的根文件系统具有非常独特的特点，就其基本组成来说，Linux 根文件系统包括支持Linux 系统正常运行的基本内容，包含着系统使用的软件和库，以及所有用来为用户提供支持架构和用户使用的应用软件。导出根文件系统。STB810内核把build_128M_BASE/rootfs这个目录都挂载到了Linux PC机上。build_128M_BASE/rootfs这个路径下包含了STB810的一些样本程序，必须的库和其他的一些软件。
流媒体数据接收模块的实现实际完成了客户端与服务器之间的通信，本系统采用RTP协议来传输实时数据，用RTCP协议来检测网络质量，用SDP协议描述媒体流信息，以便播放器进行解码，用RTSP协议作为控制流，来控制视频点播的播放、暂停、停止等。
用户通过EPG获得感兴趣影片的URL，选择播放该影片，机顶盒与相应的RTSP流媒体服务器建立连接，发送点播请求。根据传递给媒体数据接收线程的参数，解析出请求媒体流的URL。通过函数parseVoDEPGFile（ppVoDEntry_head）解析视频点播节目单Vod.txt获取.stream_info数据，从节目单中提取出.stream_info数据，即关于视频文件的参数，如ip：192.168.101.188，port：8554，streamName：0122等，将这些info数据传递给结构体ip。
4 总结
本文深入讨论了基于Android的家用网络播放终端的技术理论和核心技术，然后重点阐述了IPTV视频点播终端的系统设计：流媒体客户端与服务器的交互流程，音视频的解码播放和消息驱动机制；实现了一种能提供良好视频质量和友好人机交互方式的嵌入式视频播放终端。
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【关键词】云存储；流媒体；HDFS
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2011）02―0108―04
目前大部分流媒体技术应用主要是基于传统的B/S模式，普遍存在服务器性能不足、带宽不够、资源重复建设、资源存储空间不够等问题，导致流媒体服务系统能力降低。基于P2P的流媒体技术可以用普通节点的资源为其它节点提供服务以解决带宽不够的问题，但会过多的占用客户端资源、对学习终端性能提出了更高的要求,同时也没有解决服务器瓶颈及海量数据存储的问题。云存储与流媒体技术结合，把数据量比较大的流媒体资源分割切块并分布式地存储在不同的服务器中，采用负载均衡技术对各个数据节点进行调配，缓解服务器与网络的压力，有效的解决了流媒体应用的诸多不足问题。同时还可以节省系统成本与管理费用、简化教育资源的管理、真正实现教育资源的充分共享。
一 流媒体教育资源现状
流媒体（Streaming Media）是运用智能流技术，以视音频流 （Video-Audio Stream）的形式进行数字媒体的传送，使人们在很低的带宽环境下也可以接收到连续不断的较高品质的视音频节目的技术，它涉及到流媒体数据的采集、压缩、编码、存储、传输及网络通信等多项集成技术。流媒体的特点在于用户无需下载整个视频或音频资源，而是由流媒体服务器实时连续的向用户提供流式数据，实现真正的边下载边播放[1]。教育资源与流媒体技术的结合，极大的丰富了教育信息资源，提高了信息资源的利用率。它们的结合打破了传统的时间与空间的限制、在更大范围内实现了资源的共享，使得学习者可以根据需要随时随地进行学习，实现了真正的自主学习。同时教育资源以声音、动画等多种方式结合来表现教学内容，使其具有较强的交互性、给学习者多种感官刺激、具有丰富的感染力、有利于教学信息的传递。
目前的教育资源与传统的流媒体技术的应用主要是以B/S或P2P模式来实现的，在实际应用中还存在诸多不足[2]：
资源利用率不高、重复建设问题突出：采用独立的资源库，没有统一的标准，库与库之间相互隔离，资源重复建设。
资源相对集中、造成系统瓶颈与网络阻塞：传统的流媒体服务采用单服务器、单存储器来部署。当大量用户并发访问时，流媒体服务器CPU的性能急剧下降、I/O总线负载严重、网络带宽不足。此外，当流媒体服务器或存储器发生故障时，流媒体服务将不能被使用，因此采用这些模式部署的流媒体服务可靠性与可用性不强。
数据存储成本高：通常情况下教育视频资源所占的存储容量比较大，需要购买大量昂贵的大容量存储设备才能满足数据存储的要求。
传统流媒体技术的诸多不足，难以满足教师及学生的需求，某种程度上造成了学校教育资源的严重浪费，另一方
面也造成了学习者学习效率低下，阻碍了学习者的自主学习。
二云存储与流媒体
1 云存储
云计算（Cloud Computing）是分布式处理（Distributed Computing）、并行处理（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现[3]。它是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户[4]。云存储是在云计算概念上延伸和发展出来的一个新的概念：它是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。
2 云存储技术对流媒体教育资源的影响
教育资源与云存储相结合，突破了传统的资源存储集中化管理模式，它将教育资源存储在云端的各个分布的数据结点上，解决了传统模式中存储容量不足、服务器性能瓶颈等一系列的问题。云存储与流媒体技术相结合，可以有效解决传统流媒体教育服务的不足。
（1）解决了服务器与网络瓶颈。客户端从流媒体服务器中获取资源的位置后，客户端就直接与云端的各个数据结点进行数据交互，避免了服务器性能瓶颈及网络阻塞。
（2） 提高了可靠性与可用性。传统的流媒体服务平台采用单服务器、单存储器模式来部署，一旦服务器或存储设备发生故障，则服务将不能再被使用。而基于云存储的流媒体将教育资源分散地分布在云端的各个节点当中，而且每个数据都有备份，即使云中的某台服务器被迫中断，也不会影响系统的正常使用。
（3） 存储成本低，扩展性好。传统的流媒体使用专业的存储设备存储资源，昂贵的设备致使成本大幅度提高；而基于云计算的流媒体服务将资源存储在不同的数据节点，从而节省了成本；同时云中的节点可以在不影响数据完整性的情况下动态的添加或删除，提高了服务平台的可扩展性。
（4）易于管理，提高服务性能。基于云存储的流媒体服务平台是将教学视频资源存储在云中，有利于对资源进行统一的管理，提高资源的使用率。云中的数据是分布式存储的，它能够很好的分担存储的压力，从而提高系统的性能。
3 HDFS
Hadoop[5]框架是Apache基金会开发的开源项目。Hadoop实现了HDFS文件系统，提供了简单易用的编程接口，使Hadoop成为易于处理和保存大量数据的分布式云计算平台，具有可扩展性强、成本低、效率高、安全性好等特点。
HDFS（Hadoop Distributed File System）是Hadoop的分布式文件系统，具有高容错性，可以部署在低价的硬件设备之上。HDFS文件系统是一种典型的中从式文件分布系统，该文件系统效仿Google的GFS文件系统而设计。HDFS很适合那些有大数据集的应用，并且提供了对数据读写的高吞吐率。
HDFS由一个名叫Namenodede 主节点和多个名叫Datanode的子节点组成。
Namenode：是文件系统的主节点。它把文件分成几块，并通过集群的复制分配给容错。namenode持有所有关于储存文件的元数据信息，并可以起到一个接口的作用，使群体的数据块被视为普通文件。
Datanodes：是HDFS的从节点。该节点用于物理存储数据，根据客户端的读写请求提供服务，按照Namenode的指示执行数据复制任务，同时也作为datanode提供数据共享。
从上面的图中可以看出，Namenode，Datanode，Client之间的通信都是建立在TCP/IP的基础之上的。当Client要执行一个写入的操作的时候，命令不是马上就发送到Namenode，Client首先在本机上临时文件夹中缓存这些数据，当临时文件夹中的数据块达到了设定的Block的值（默认是64M）时，Client便会通知Namenode，Namenode便响应Client的RPC请求，将文件名插入文件系统层次中并且在Datanode中找到一块存放该数据的block，同时将该Datanode及对应 的数据块信息告诉Client，Client便这些本地临时文件夹中的数据块写入指定的数据节点。
HDFS采取了副本策略，其目的是为了提高系统的可靠性，可用性。HDFS的副本放置策略是三个副本，一个放在本节点上，一个放在同一机架中的另一个节点上，还有一个副本放在另一个不同的机架中的一个节点上[6]。
三 云存储的流媒体教育服务模型设计与实现
针对传统流媒体在教育应用中的不足，设计了基于云存储的流媒体教育服务模型。该模型将各种教育视频、音频、动画等资源分布存储在云中的各个数据节点中，当用户访问资源时，流媒体服务器会响应用户的请求，并从资源列表中把资源的所在节点的地址及数据块的地址返回给用户，用户得到数据节点的地址和数据块的地址后，将与各数据节点进行通讯，从而获得所需要的视频、音频资源。
1 云存储流媒体教育服务理论模型
基于云存储的流媒体教育服务模型分为三部分，从上到下依次为用户访问层、数据处理层和云端存储层。
用户访问层：它以portal、Web Services、终端播放器、节目系统及VOD等多种形式呈现，主要是提供服务，与用户进行交互，使用户只需要点击鼠标就可以获取所要的资源。
数据处理层：它由流媒体服务平台和提供各种数据处理的模块组成。流媒体服务平台主要是提供流媒体服务，负责接受客户端HTTP请求，从资源列表中获取它所要访问的资源在云端存储层的数据节点及数据块的位置,并返回给客户端。流媒体服务平台可以用Real Networks的Real System、Windows Media Technology、Quick Time、FLV等软件来构建。数据处理模块用以完成数据的处理，它负责用户管理、资源管理、目录管理、资源采集、转码、系统性能监控等服务的管理。数据存储模块负责与云端存储层的名称结点进行交互并管理教育资源的存储。数据访问模块负责将用户的请求重定向到云端存储层中的数据结点上。
云端存储层：云端存储层对使用者来说，不是指某一个具体的设备，而是指由若干个存储设备和服务器所构成的集合体。云端存储层的应用软件与存储设备之间利用集群服务、HDFS和虚拟化等技术，通过光纤或局域网进行互联，实现云端存储层中多个存储设备之间的协同工作，并对外提供存储服务。它由存储教育资源的多台服务器及其存储设备（NAS、SAN、DAS）、应用软件等多个部分组成，并在每台服务器中安装Hadoop软件来搭建云计算环境，利用HDFS分布式文件系统来实现云计算的分布式存储，对每个数据节点进行调度，实现资源的负载均衡，同时最大程度的提高服务器的利用率。
2 基于云存储的流媒体服务实现过程
对于用户来说使用基于云存储的流媒体服务主要侧重于上传、下载资源与在线访问等操作。鉴于流媒体资源大容量，高带宽要求等特点，基于云存储的流媒体服务模型需要用特殊的技术来处理，以提高系统的可用性。
资源存储处理过程：首先用户需要登录流媒体资源服务平台，经过服务器端的身份认证后，具有上传资源权限的用户，选择所要上传的资源并向服务器端发送请求。对于流媒体这样容量比较大的资源，Client向主服务器的NameNode节点发起文件写入的请求。NameNode根据文件大小和文件块配置情况，返回给它所管理DataNode的信息。主服务器将根据文件的大小进行切块计算（本文测试中按照10MB/计算，不到10MB的也作为一块）。接着主服务器将动态判断存储节点的状态，将文件均衡分配到各个节点。最后将文件信息、文件块信息（所属文件ID、块顺序、快名、块大小、对应节点的IP等）插入到数据库中。然后服务器将文件块信息以XML格式发送给客户端，客户端为每个存储节点建立一个文件队列，将文件块并行上传到对应的节点。当存储节点每接收一个文件块后，向服务器发送一条确认信息，服务器端数据库将文件快状态改为上传成功，当整个文件快都上传成功，服务器将数据库中将该文件状态改为上传成功。
在资源上传过程中，当某一个数据块存储空间已使用完时，系统将会自动申请下一个数据块，直到数据存储完毕。同时，NameNode会为所存储的资源完全建立一个副本（副本的数据结点及数据块会记录在数据处理层的资源列表中），这样当主存储文件发生故障时，保障系统的高可用性。而且在整个过程中数据结点会周期性地发送一个心跳信息到名字结点，DataNode收到后，并给予响应。当NameNode得到了DataNode及时的响应，便能确保数据结点是可用的。当网络断开或是故障时，会使DataNode与NameNode失去联系，NameNode没有定时收到心跳信息，就标记这些数据结点不可用。此时，它会开始对故障的视、音频资源重新复制。NameNode检查所有需要复制的数据块，并开始把它们复制到其它可用的DataNode中去。同时它会通知数据处理层资源存储的地址已更改，让其更新资源列表中信息存放的地址。这样动态更新资源列表中的地址来确保服务正常的运行。
下载流媒体资源则是上传的一个逆过程：当用户登录流媒体服务系统，针对某一个视/音频资源向服务器发送下载/请求，服务器收到下载请求后，从数据库中搜索到该资源存储的DataNode及数据块的地址，并将文件块的信息以XML格式发送给客户端。客户端得到了DataNode与数据块地址的响应后，为每个存储节点创建一个线程，将文件块并行下载到本地计算机临时文件夹中，客户端下载完所有的文件块后，将其整合为一个完整的文件，并删除临时文件夹中的数据块。
四 性能测试
为了测试基于云存储流媒体服务的性能，我们用10台普通电脑组成云存储服务器，其中1台设置为名称节点，9台设置为数据节点。名称节点和数据节点的配置为双核CPU，2GB内存，320G硬盘，一块100M全双工网卡，并以一台交换机相连。两台交换机之间使用1 Gbps的链路相连。每台电脑上安装Red Hat 9.0 Linux操作系统，Tomcat5.5，MySQL5.0，JDK1.6.0等开发软件，并选用Hadoop-0.20.3版本来搭建云环境（关于Hadoop的安装过程详见Hadoop官方网站）。
依照测试结果，我们分别对传统流媒体服务器与基于云存储的流媒体服务器从使用管理、数据安全性、存储性能等多个方面进行了比较。
由上图所示的数据读取速度的结果我们可以看出，随着客户端数量的逐渐增多，传统的流媒体服务器数据读取速度在达到一个峰值后逐渐在降低，而基于云存储的流媒体服务随着客户端数量的逐渐增多，读取速度并没有因为负载过大而减小。但是当客户端达到一定数量的时候，数据读取增长的速率有一定的减缓，这是由于随着读取者的增多，多个读取者同时从一个数据节点读取数据的可能性会增加，因而读取性能会有所下降。
五结束语
随着云计算的发展，云存储与流媒体技术的结合为校园资源的建设注入新的活力，它能在更大范围内为学校节省资金、提高教学效率。基于云存储的流媒体必然会在教育中得到广泛的应用。
参考文献
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Research on Educational Streaming Media Service Based on Cloud Storage
GAO Hong-qingGUO Wen-luZHAI Yan-jie
(Department of Computer&Information Technology, Henan Normal University, Xinxiang,Henan 453007,China)
Abstract: In this paper, how cloud storage is combined with streaming media technologies to provide educational services is studied. The educational services model of streaming media based on cloud storage is designed and achieved to address the deficiencies of traditional streaming media technology. The full sharing of educational resources is realized and the learning efficiency of learners is improved.
Keywords: cloud storage; streaming media; HDFS
论文关键词:DV 新媒体 大众信息传播 社会价值观
电视传播学从上世纪中叶到上世纪末相继走过了“魔弹论”、“有限效果论”和“受众上帝论”。本世纪初,以诸多新媒体与大众结缘为标志,传统集约型媒体将终端用户作为传播概念上的“受众”时代已告结束。伴随而来的是,越来越多的“受众”在占有一定新媒体资源后,俨然也可以成为信息传播的“信源”。这种大众信息传播从新的角度看,更富广域性、交互性、综合性和社会价值性。因此,我们将它看作媒体传播的信源论时代。
DV是网络、多媒体、手机、移动电视等一系列新媒体家族中的一员。从功能特性上说,DV与诸多新媒体一样,明显地具有个体性、广泛性和交互性,因而,它也就拥有了信息传播的信源性。
一、DV的社会化普及
DV原本只是数码视频摄像机(DigitalVideo)的英文缩写,是数字新技术的代名词。在它与大众媒体融合的过程中,因机身轻巧、操作简洁、携带方便、性价优廉而倍受人们的青睐,逐渐由专业设备变为家用产品,进而在社会发展中形成一种特殊的潮流需求。
DV的普及与DV作品的问世,始于上世纪八十年代后期。起初,DV作者只是把“活动影像”用于家庭生活或小众传播,出现了信源广大、信道狭窄和信宿缺失的现象。此外,其绝大多数作品是对生活原态接近真实的记录,所以,DV从被引进到使用都与大众生活的土壤密不可分。随着DV普及率的提高,部分DV作者基于对文化的诉求、新闻的热爱以及艺术的兴趣,试探性地将创作视角延伸至一些社会问题中,以拓展DV的传播范围和发展走向。
DV的盛行与作品的草根性,使它的源发根基从一开始就未建立在某种理论或某种概念之上,导致DV的发展基本上是漫流的,取向目标是多元化的。
上世纪九十年代后期,主流媒体的介入使DV的社会化普及受到了广泛关注。电视媒体开始大胆试播DV作品、增设DV专栏、引入竞赛机制,为DV的传播开辟了一个主流传播渠道。诚然,电视媒体的这种做法并非全部认可DV的低质量信号和低制作水平,其最大的契机莫过于人们对社会生活的贴近以及DV持有人总体信源的广度。
二、DV及其作品的特性
上文中提到DV创作没有理论和形式规则在先,但任何一种传播媒体都有其自身的规律与特点,DV也不例外。
(一)数字性
DV最为大众认可的是它所记录的数字特性。DV的数字化,彻底消除了原作与复制品的界限,方便了DV文本的修改与补充。DV与宽带网的数字结合,使它可以摆脱传统媒体的推广渠道,另辟蹊径以构筑自我话语壁垒。
(二)大众性
作为一种新兴的数字影像形式,DV没有媒体单位的归属,其轻便灵活的性能使之可以进入专业媒体所无法顾及的角落,极具亲和力地深入百姓生活当中,多角度地捕捉最真实的画面。
(三)社会性
DV爱好者来自社会各个阶层,分属于各个行业。他们用DV记录着周遭的环境和事态,用画面语言传达着所视所悟,又因社会身份的不同,在DV创作中或多或少地体现出职业特征。
(四)个体性
DV设备私人化的特点,决定了DV创作可以不拘一格、以个人意志为转变,这一点完全有别于电视媒体从业者的集体创作。
(五)随意性
多数DV作品事先都没有创作任务和程序规划,一切内容皆是随机的或仅凭兴致获得的,这使DV作者成了摄制者与导演者的综合体。
(六)无文化界域性
DV活动对DV人不做任何条件的限制,但凡有创作欲望的群众都可以手持DV进行创作。
(七)无传播取向性
DV作品在整个创作流程中并没有专门设定传播范围和目的,许多影像绝对为个人所有,表现的也仅仅是某一时间某人的心路历程。
(八)模糊的功利性
DV使用者以普通民众居多,他们从事DV创作的活动既无社会价值诉求,也不含质效观念。
三、DV的大众传播理念
DV传播大致可划分为两条较清晰的脉络:在专业与非专业界线继续模糊的条件下,DV传播可以是个人化的人际传播,它更倾向于个人表现,更强调自我体验,更关注个人视觉中的独特发现;在得到主流媒体肯定的条件下,DV传播可以是社会化的大众传播,它不拘泥于形式,重在纪实以表现出对身边熟悉题材的普遍关注,形成节目并借助于媒体平台进行大众传播以寻求广泛的社会认同。
依传播学的逻辑来说,DV不是目标,个性化的DV作品才是真正目标。个性化让DV变得成熟,个性化DV作品的传播能够赢得大众的广泛关注,甚至产生一定程度的传播意义,在传播过程中造就巨大的社会价值。
另外,得到主流媒体肯定的DV想获得发展,就必须遵循进人主流媒体传播的若干规则。
(一)选题的价值判断
选题是一部作品的立命之本,它关系到形式、内容、材料、方法的综合运用。DV作品要在多大范围传播,取决于选题服务大众、取悦大众之能力所及。其次,依托主流媒体进行传播,DV作品中所要表现的“平民视点”应尽量做到“不另类”、“不边缘”,最大程度地接近社会主流生活,最大维度地呈现时展进程,最大范围地反映广大群体的精神面貌。只有这样,才能保证DV传播的取向是社会大众,才能凸显媒体传播的宣教功能。
(二)主题与内容的把握
主题的鲜明性和内容的向心力是一部作品的支撑,主题统帅着内容,内容服务于主题。同时,二者需要借读电视理论,担负受众的责任,这也是形成社会传播链条的一个不可缺失的环节。因此,DV作品的创作要尽量符合大众视觉的审美要求,具备较高的叙事语言能力,熟知大众传播的普遍规律,把握好作品创作的节奏与风格。
(三)摄制技术的跟进
虚焦、晃动、偏色等一系列因拍摄技术所引起的视觉不适,以及因丢帧、跳轴、画面截取不当所造成的视听障碍,在给自己观看的DV作品中也许可以原谅,但将个人作品放置在主流媒体传播的范畴里,诸多的技术失误和拙劣的制作手法就不为大众媒体所取,更无法吸引广大受众进行欣赏。毋庸置疑,技术是一部作品成败的保障,技术含量的高低决定着作品的社会传播质效。DV作品早期根植于民间,其社会传播较少受制于专业媒体的要求,当它被定位在专业级别时,就必须主动契合主流媒体的制播特性,对原有技术指标进行革新与提高。
以上三点都与电视要求相联系,从某种意义上说,DV发展的先锋面即电视。因为,电视可以为DV传播提供最权威的渠道,为DV传播制定最有效的方案,为DV传播吸引最广大的受众;而且,电视能够承担重任,为DV作品确立文化品味,为DV作品培养思辨能力,为DV作品构建审美意识。除此之外,在大众传播理念的支持下,
电视可以和DV形成一种稳定的数字支源关系,将DV传播从单一的人际传播推向广域的大众传播。
相对于传统媒体,新媒体的强势出击则为DV传播注人了新的力量。网络是面向大众的开放式信息平台,它对信息的海量需求使其包容一切信息资源,DV作品当然也是它涉猎的对象,甚至有人在网络上自建站点,打造个人的“影像家园”。这种被称为“没有执照的电视台”为DV爱好者和他们的作品提供了自由表达与交流的空间。手机作为通讯工具,也是以新媒体的身份参与大众传播的。相关统计数据显示,不论是手机生产量、还是手机用户拥有量都呈井喷式增长,必然带动了社会信息的交互发展,产生了与之对应的信息传递量,从而为DV大众传播赢得了无限广阔的交流空间。
但是,随着DV传播渠道的增多,一些良莠不齐的影像信息也伺机闯人大众视线。如果不加重视,任由负面信息在大众传播中滋生,那后果是不堪设象的。社会需要文明的信息,大众需要健康的信息,这表明,DV作者必须要有高度的社会责任感和使命感,DV的独立自由绝不能以破坏社会大环境为前提。
四、关于DV发展的谬论
DV社会化传播所带来的DV话语,权必然地使它成为一种媒体,而这种强力表达的存在直接作用于社会,左右着DV爱好者的认知,如不立即加以纠正,必然会影响DV的社会化发展。
(一)民间不等同于非专业
有舆论认为“DV是一种民间影像,DV是一种非专业的影像制作群”,这仅仅看到了DV的广度,却没有看到它的深度。的确,DV作者中包含了大量业余和非专业人士,但不能认为民间就是不专业。事实上,多数已知的优秀民间作品背后都有着专业人士的参与和支持,民间本身就囊括了大量的专业人士,他们无可争议地成为DV制作的中坚力量。承认民间拥有大量的DV爱好者和参与者,这是一种正确的态度,但决不能说民间没有实力。
(二)DV不能被吹嘘成时尚
DV不是作秀的工具,也不是某些别有用意、沽名钓誉的人手中的时尚标志。DV作为一种新生事物,我们需要承认它是一种工具、是一种手段,是DV爱好者手中有力的武器,是向大众展示个人艺术追求的窗口。
(三)DV不是“潘多拉魔盒”
DV的确在某种意义上为怀有电影梦的人们带来了福音,他们中的一部分人也的确是用DV这块敲门砖打开了通向影像艺术的大门,但并不代表拥有了DV就拥有了一切DV创作的特质,就可以制作出具有水准的影像作品。所有热衷DV创作的人都必须经过系统的学习,才能掌握这种画面语言的语法规则,并将其贯穿到DV创作中。更重要的是,DV创作必须向高雅艺术靠拢,提倡精神文明建设,为DV发展营造良性的社会环境。
微视频教学资源的研发与应用研究
一以《教育技术研究方法》为例
学科专业:教育技术学
研究方向:网络教育资源开发
一、研究背景及意义
21世纪，人类社会己由工业时代步入信息化时代，网络技术和多媒体技术的迅猛普及，深刻地影响着人类传统的思维方式、学习方式。技术对教育的革新作用显著，越来越多的现代化教学手段被纳入到传统的课堂教学以及学生的自主学习中，探讨如何利用各种先进的多媒体手段来充分调动学生的学习积极性，提高课堂教学效率，培养学生的创造能力，已在教育教学领域轰轰烈烈地展开。为深化多媒体技术应用于教学的效果，一方面要求我们应熟练掌握先进的多媒体技术及其教育教学应用方式，另一方面充分了解学生在运用多媒体进行学习时，认知能力、认知风格、学习方式等方面发生的变化，运用知识的交互发生机制来适应学生的学习需求，使学生能轻松掌握所学知识，最大限度地降低其认知负荷，提高学习效果。
微视频教学资源的研究依托于华中师范大学“教育技术学研究方法”实验教学资源建设项目，也是适应目前教学资源微型化、个性化、交互性的发展趋势。结合视频学习特点，笔者通过Adobe captivate4屏幕录像软件，以SPSS中数据初步分析和数据高级统计为例，开发SPSS微视频教学资源并上传至网络平台，供学习者随时随地学习，便于其自主建构数据统计知识，并灵活运用到相关课题的数据分析中。文章以华中师范大学教育技术学专业2010级50名本科生为实验对象，进行分组实验。结果表明，基于微视频教学资源的学习，对学习者而言，能促进他们知识技能的提升，有助于拓宽其知识视角，深化知识建构的层次。
具体来讲，该研究的价值主要在于:
(1)明确微视频教学资源在教学中的应用效果，促进学生的学习
基于多媒体的微视频教学资源使复杂的知识变得更形象、直观，能更好地激起学生的学生兴趣，利于学生进行自主探索。首先，单一的文字教材呈现方式易使学习者感觉枯燥，产生疲劳，继而影响其对知识的理解。基于多媒体的微视频教学资源，将画面与教师的讲解配音融为一体，学习者可以边学习边操作，便于他们进行持续的探索。其次，微视频独特的播放方式，可以供学习者根据自己的学习情况合理安排学习时间，对于难度较大的学习内容可以反复演示观看，达到化难为易的目的。尤其是对于操作性知识而言，微视频教学资源的效果显著。
(2)探讨微视频教学资源应用于教学的方式，方便教师的利用 将微视频教学资源融入传统的课堂教学，可以充分发挥微视频的多媒体技术优势。与此同时一，教师可对学生的课外自主学习进行引导，解决学生在利用微视频教学资源进行学习中遇到的问题。两者结合，既发挥了微视频辅助教学的优势，也提高了教师的课堂教学质量。本研究以华中师范大学信息技术系教育技术学本科生为研究对象，通过对学习者的学习状况前后测进行对比分析，比较传统模式与借助多媒体视频片段进行辅助教学的模式的教学效果，进而发现传统学习中的不足。至于教师应该在课前或者课后将微视频教学资源呈现给学习者，文章在后文的结论中也给予明确的解答。
二、相关概念界定及理论基础
2. 1微视频相关概念
一般认为，视频是相对于文字、图片等单媒体而言，集图像、声音、文本于一身的综合性媒体，具有表现力强、蕴含信息量丰富、形象生动等优点。随着3G网络的普及、计算技术的逐渐成熟，移动互联时代已全面到来，它全方位的改变了人们的生活方式。而对于视频而言，更是在逐步进入更加便捷，更加人性化的微视频时代。[}l微视频的出现及其“普众化[z]”的趋势，意味着我们真正进入了“超视像”的新媒体时代。
对于微视频的概念，整个网络视频行业乃至学术界并没有一个统一的定义，甚至其名称也是五花八门，比如从开始的短片、短电影，到后来的数字短片以及现在的微视频、短视频、微电影、短电影等。[3]其中，数字短片是随着数字技术的进步，电影电视艺术的发展，借助网络、手机、移动电视等多种播放媒介盛行起来的，在短时间内播放结束的数字影视内容。[4]根据其定义及相关的网络释义，微视频与数字短片、微电影、短电影等，并无本质区别，只是称谓的差异。
学界对微视频的定义，大多采用优酷网总裁古永锵的表述:“微视频是指个体通过PC、手机、摄像头、DV, MP4等多种视频终端摄录、上传至互联网进而播放共享的30秒至20分钟左右的，内容广泛的，视频形态多样，涵盖小电影、记录短片、DV短片、视频剪辑、广告片段等的视频短片的统称。”[5]短精快、用户参与、操作便捷是微视频的最大特点。[6]
本文主要探讨微视频在教育教学中的应用，结合前述学者对微视频的相关研究，笔者界定的微视频教学资源是多以3-5分钟的长度呈现，依据教学规律制作的供学习者自控学习步调，自主的去实践，探索，发现问题，解决问题的视频片段，它是一种可以让学者通过手机，电脑，MP4等视频终端随时随地反复播放的视频资源。
2. 2微学习理论
移动设备的普及与通信技术的飞速发展促使了一种新型学习方式—微型学习的到来。[']2004年微型学习的概念第一次提出，随着媒介生态环境和社会文化情境的改变以及相关的理论和实践研究的广泛深入，微型学习已然成为教一育技术研究的前沿和热点。[g]
国内学者大多采用微型学习来代指微学习，两者都来自Micro-Learning这一概念。微型学习是一种利用移动通信技术实现的双向互动交流学习方式，可以使学习者实现在任何时间、任何地点的学习。奥地利学习专家林德纳(Lindner )把微型学习定义为一种存在于新媒介的生态系统中，基于微内容和微媒体的新型学习方式。[9]具体来讲，微学习是一种“以多媒体、跨平台、小容量的网络微内容为学习单元的个人学习方式”。[10]从实践层面来讲，“微学习”欲处理的是规模相对比较小的学习单元及时间相对比较短的学习活动;从研究层面来讲，“微学习”指的是在多样化的教育境脉情境下对学习研究采取的一种微观视角。[川
微媒体承载的微学习内容，是指以实用短小的内容组块来呈现学习内容，并由此组织起来的一种学习活动，它强调在有限的时间内学习相对短小、松散连接和自包含的知识内容或模块，常以移动终端作为终端载体，如便捷式终端(手机、PDA等手持设备)。[12]大多数学者认为微型学习和移动学习密不可分。移动微型学习是微型学习与移动学习融合后的结果，是运用移动设备随时随地进行的微型化学习方式。[13]微型学习由于其具有的移动性、片段性的特点，能够帮助学习者达到一种实用的学习目的，从而帮助他们解决日常生活中的问题。[14]李娟等从学习理论和情境创设两方面出发，对基于微型移动终端的非正式学习研究总体构架进行了分析。[IS]微型学习作为非正式学习的有效形式，应发挥广大学习者的智慧与热情共建微型学习资源。[ 16]
微型学习以其具有的短时间、小片段、个性化、多媒介等特征，在未来的非正式学习及混合学习等的普及方面，具有广阔的前景。我们把微视频引入教学过程中来，利用微视频时间短，播放内容精确等特点与传统教学相互融合，让学习者更加充分的利用数字媒体资源进行有效的学习。文章研究微视频教学资源在教学中的应用，将进一步丰富微学习的相关理论。
2. 3程序教学理论
程序教学理论的代表人物是美国著名的心理学家斯金纳。1954年，斯金纳针对当时传统教学存在的种种弊端造成的学习效率低下问题，提出以操作性条件和强化的原则来重新安排教学程序，注重学生的自我强化，使所有学生都能积极参与其中_民学习的每一步骤都得到强化。‘’‘，斯金纳认为学习过程是作用于学习者的刺激和学习者对它做出的反应之间的连接的形成过程。其基本图式是:刺激~反应一强化。一种复杂的行为，可用逐步接近、积累的办法，用简单的行为连接而成。
具体来讲，程序教学是一种以行为主义的操作条件反射原理以及积极强化原理为其理论基础，使用程序教材并以个人自学形式进行的教学模式。其具有小步子、积极反应、及时反馈的原则。U91关于程序教学内容的编制，斯金纳分解出许多方法细则:如编制者必须先熟悉整个教材内容，找出具体的终端行为;据此，分解出许多中介步骤或细目;将细目分布均匀，编写简单明晰;细目与细目之间密切联系;选择个体有效的反应予以强化;单元大小应符合学生的反应限度;己学过的术语或事实，应间断性地呈现在后来的细目中，等等。[ZOO
关键词：p2p；模式感知；视频播放
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）02-0161-05
一、引言
流媒体播放技术是当前互联网视频播放的主流技术，为了改变原有B/S模式下对媒体服务器并发能力和网络负载的巨大需求，[1]P2P技术采用分布式共享原理，将播放内容在用户播放端之间进行分发和传播，形成了一种新的传输模式，克服了原有视频数据均通过客户端和服务器之间直接传输模式的不足，现有市场上的PPLive，Torrent软件等均依据此原理进行设计和实现。另一个方面，由于P2P技术的应用，在客户端网络也会产生较大的网络流量，对终端网络的流量管理也带了一定的困难。因此，如何根据网络当前负载情况和服务器性能，设计一种兼顾两种传播模式的流媒体播放系统，将具有较高的实用价值。网络教育是流媒体播放技术的典型应用领域，如现有MOOC学习模式为源自斯坦福大学、哈佛和MIT大力推动的基于网络的一种学习模式，成为2012至2013年最受关注的创新型教学模式，其开放系统在全世界拥有几十万至百万级的用户，视频文档是其主要资源之一，主要通过流媒体方式进行学习。江苏电力网络大学为满足江苏省所有电力职工的在线学习而设计，同时对全国电力系统开放，是电力系统在线学习和考试的重要平台，具有数十万个终端用户。本文的设计目标为针对现有网大在线学习系统在并发访问支持方面的不足，在不改变原有系统总体架构和用户使用方式的前提下，利用P2P技术为现有系统提供一种新型的学习点播服务模式，并且保证能够与现有流媒体点播方式相兼容。针对以上需求，本文对MediaPlayer播放器的工作原理进行了详细分析，提出了一套具有播放模式感知的视频播放系统设计方法，将设计完成的播放系统在江苏电力网络大学环境中进行实施部署和实际测试，各项功能和指标满足设计需求，解决了两种播放模式的兼容和播放质量保证的问题。
二、系统架构设计
江苏电力网络大学网络拓扑设计采用“集中―分布式”模式，呈现为“中心―区域―播放终端”三层结构。中心位于南京，部署所有的课件资源。区域为江苏各个二级城市，每个区域向该区域内所有职工提供视频学习服务。由于区域节点数目有限、而终端播放用户并发数量较大，[2]因此中心节点和区域节点之间采用FTP协议进行通信，并将用户需求视频暂存。区域节点和终端用户之间采用流媒体视频点播和P2P传输两种模式。具体系统架构见图1所示。
区域中心流媒体服务器不仅能够提供视频流媒体点播，而且能够根据区域点播用户负载情况实时启动P2P机制，因此除了部署点播服务器之外还需要设计目录服务器以提供P2P服务，如图2所示。P2P目录服务器的功能如下：负责管理各个在线客户端以及所有课件视频分段的分布信息，并接收处理P2P客户端的各种请求。
用户播放端软件能够自动感知目录服务器是否在线，从而进行两种工作模式的自动转换。如图2所示，P2P客户端的功能如下：负责处理本客户端所需视频的P2P传输业务、其他客户端向本客户端发出的传输视频请求业务、本客户端与P2P目录服务器的信息交互业务。
三、关键技术及相应策略
根据系统的功能需求，系统设计中需要解决以下关键技术：
1.如何保证系统两种工作模式的兼容性。现有在线学习系统为流媒体点播服务模式，若在原有基础上，基于P2P技术设计一种新的分布式资源模式，需要保证整个系统在两种服务模式方面的相互切换、相互补充。[3]在并发用户正常情况下，区域服务器保持原有流媒体点播工作模式，在并发用户数量较大时，区域服务器则转换到P2P模式下工作，而在P2P异常情况下，系统也能够自动切换到原有流媒体点播服务模式下工作。采用的策略：在区域中心服务器上设置一监视功能模块，维持两个变量，流媒体点播用户数量StreamUser和P2P用户直接从区域服务器下载分片的用户数量P2PServerUser，若StreamUser大于给定值，则系统转换到P2P模式下工作；若P2PServerUser大于给定值，说明P2P用户数变少或者发生了系统异常，则系统工作模式转换到流媒体点播模式下工作。
2.Media Player播放器如何支持P2P工作模式。在现有系统工作模式下，Media Player作为客户端与媒体服务器通过实时流媒体传输协议RTP、RTCP和UDP协议进行内容传输，系统采用“边播放边传输”方式工作；在P2P模式下，Media Player需要从本地获取播放内容，而内容的获取通过P2P机制从其他用户端进行下载，采用“边播放边下载”方式进行工作。采用策略：用户播放端软件首先判定区域服务器上的P2P目录服务是否为工作状态，若是则用户播放端软件自动启动P2P模式，从目录服务器获取种子节点信息，启动多线程进行本地网络的视频分段下载。
3.P2P系统内容负载均衡问题。P2P系统中的负载均衡问题指如何保证在多个用户终端并发播放时，防止出现种子节点选择热点问题。[4]P2P机制本身的优势在于同一个内容播放的用户越多，后来的用户下载的速度就越快，但如果没有好的机制避免其热点问题，其优势就难以发挥出来。采用策略：用户终端在播放某一视频时，首先从区域目录服务器上获取该视频的分片信息及每个分片的种子信息，目录服务器在选取每个分片的种子节点时采取“同一网段内的种子节点、P2P服务当前线程数少的种子节点和心跳网络性能最好的种子节点”三个优先级进行选取，一方面防止某个种子节点成为P2P热点，同时保证能够选取性能较好的节点。
4.P2P系统异常处理。在P2P机制中，视频播放器数据来自于本地多线程从区域内其他播放终端下载的P2P分片，[5]在下载过程中，由于网络状况的不稳定，或者由于视频资源提供端的突况，可能会导致P2P分片无法成功下载，为了保证系统的健壮性，异常处理机制必不可少。异常处理策略：主要异常分为种子节点分片不存在、网络异常中断、种子节点异常关闭、种子节点线程过多拒绝服务异常，[6]处理策略为在种子节点列表中联系其他节点，若仍然不能成功获取分片数据，则从区域目录服务器直接获取分片资源。
四、系统设计与实现
系统软件主要由区域服务器和播放终端两个主要部分构成。
1.播放客户端软件设计与实现。播放客户端在播放之前首先需要向区域P2P目录服务器获得播放文件的种子信息，然后启动多线程进行播放终端之间的P2P分片资源共享。播放客户端与区域P2P目录服务器之间的交互如图3所示。[1]
播放终端之间通过P2P方式进行视频分片的分布式共享与传输，从而保证播放器本地数据的快速获取，取代流媒体点播获取播放数据的模式，两个播放终端之间的分片传输如图4所示。
播放终端之间进行P2P视频分片传输时可能产生不同的异常，这里对分片提供者产生的异常和网络通信异常分别进行了不同的处理。具体如图5所示。
2.区域P2P目录服务器端软件设计与实现。P2P目录服务器的软件主要为种子文件生成及选源策略、P2P播放客户端的心跳监控与处理、P2P播放客户端分片种子信息更新等模块。
种子生成与选源策略模块主要负责处理P2P播放客户端发送来的视频资源请求。客户端制定文件名与文件地址，服务器根据客户端需求的视频文件，在数据库的ClientFragmentTable表中选出种子客户端，生成一个xml类型文件的种子列表，发送给请求方客户端。
按照选源策略，种子节点选择算法（SourceSelect算法）的具体描述如下：
在选源算法中，一般需要选出的种子数量为6个，所以实现中的n等于6。选出一个种子，需要遍历整个含有分段的种子集合一次，选出6个种子，生成种子列表的情况下，算法的复杂度就为O（6N）。在达到均衡机制的要求下，该算法是合理有效的。
P2P目录服务器需要对播放终端的上线及学习过程进行记录存档，同时通过心跳功能获取当前节点的通信性能，为种子节点选择做好准备。
心跳功能的记录结构如表2所示，IP地址用于判定所在的网段，UploadNum记录当前播放终端启动的线程数，本系统规定线程数为4个，线程数作为种子节点选源的一个因素之一。
P2P目录服务器提供每个视频文件的种子文档信息，以便用户播放端能够进行终端网络的P2P终端分片共享，由于视频分片的分布是动态的，因此每个播放终端将自己所拥有的视频分片向目录服务器进行汇报，为种子文档的产生做好准备。分片更新工作流程如图6所示。
分片更新算法UpdateLocalFragments如下：
该算法根据本文设计的更新本地分片的策略进行实现，将本地的分片更新到服务器从而实现数据的共享。
五、系统测试
系统测试主要通过测试用例对系统的各项功能进行测试，[8]主要包括流媒体播放与P2P播放两种模式的切换测试、P2P目录服务器的P2P下载功能测试、用户播放端分片信息更新的测试、用户播放端之间的多线程P2P下载与上传功能测试、P2P目录服务器种子节点选源均衡策略测试、P2P传输异常测试。这里仅给出三个主要功能测试用例及测试结果。
测试环境如图7所示：
（1）服务器1台，该服务器上部署一个流媒体课件服务器、一个课件点播web服务器（网络大学学习平台）、一个P2P目录服务器。
（2）用户播放终端计算机5台，具有浏览器软件和P2P客户端软件。
主要功能的测试样例及测试结果：
1.流媒体播放与P2P播放两种模式的切换测试
2.P2P客户端之间单线程和多线程传输功能测试
3.P2P目录服务器种子节点选源均衡策略测试
以上结果是在实际环境下测试的实际结果，实际测试表明所完成的设计符合实际设计需求，功能正确。
六、分析与讨论
本文根据实际需求，在原有流媒体视频点播架构的基础上，增加P2P视频播放功能，所实现的系统设计和功能满足了两种播放模式的兼容和自动感知切换，充分利用了两种播放模式各自的优点，系统设计考虑了各种异常处理方案，使得系统本身具有较好的健壮性，系统的机制和策略具有实际价值，能够应用于不同领域中的数据分发和共享。
参考文献：
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