晚会网络直播方案
晚会活动网络直播发布
方案介绍
_______________________ 先锋网络高清应用方案
2012年于北京
技术交流:
QQ:1918098288
目录
第1章应用背景 (3)
1.1 视频通信的普遍应用 (3)
1.2 直播业务应用简介 (3)
1.3 先锋网络高清直播平台简介 (4)
1.4 先锋网络高清直播平台特色 (6)
1.5 平台的技术指标 (7)
第2章解决方案设计 (7)
2.1 系统设计原则 (7)
2.1.1 先进性 (8)
2.1.2 经济性 (9)
2.1.3 稳定性 (9)
2.1.4 高性能 (10)
2.1.5 开放性 (10)
2.1.6 可扩展性 (11)
2.2 系统设计依据 (11)
2.3 系统应用架构 (11)
2.3.1 系统架构介绍 (12)
2.3.2 高清直播应用模块构成 (13)
2.4 终端用户界面 (21)
2.4.1 电脑端界面 (21)
2.4.2 电视机端界面 (21)
2.4.3 手机端界面 (23)
2.4.4 平板电脑界面 (24)
第3章活动直播所需设备清单 (25)
3.1 硬件部分 (25)
第4章方案售后服务 (26)
4.1 服务承诺 (26)
4.2 系统扩展与升级 (26)
第5章方案总结 (26)
第1章应用背景
1.1视频通信的普遍应用
随时网络通信技术的进步和宽带网络的提速，网络视频应用在各个行业得到了越来越广泛的开展。
直观而生动的高清视频应用，可以极大地拉近用户之间的距离，并达到最好的交流效果，而且成本相对最低，所以得到了各行业用户的普遍欢迎。
当前，互联网用户已经达到5亿，互联网的蓬勃发展，受众面很大。以前我们搞活动时，往往通过电视台进行直播，占用卫星通道，费用高昂。然而，通过互联网进行直播活动发布，可以有效节省运营费用，并且可以覆盖到全国互联网用户，而且可以实时发布，方便灵活。
互联网直播是一个新型的媒体覆盖平台，她开拓了一个新的媒体覆盖手段，通过这个手段覆盖范围扩展到互联网能够达到的任何地方，远远超出了传统媒体覆盖的范围。
我们经过多年研究开发出的高清网络直播应用平台，不仅能够达到最好的视频编解码效果，而且为运营商节省了大量的带宽资源占用，能够以更低的投入创造出更高的价值，所以该方案具有极高的性价比。
1.2直播业务应用简介
1、活动直播应用。例如各种节日晚会,开业庆典，年会，演讲会，发布会，婚礼，展会等，具有实时性，时效性等特点。但是，由于场地限制，地理位置等原因，不能亲历活动现场。通过网络直播活动节目，使得大多数人通过在线网上视频直播直接可以观看，免于舟车劳顿。方便快捷的方式，也使得活动本身获得更广阔的关注度和影响。
2、网络电视直播。电视节目是人们获取信息，享受娱乐的重要渠道。近年来，互联网的高速发展，网民急剧增加，使得网络冲浪的人越来越希望能在网上直接看到电视节目。另一方面，各电视台纷纷在网站上开展直播，以此提高收视率和覆盖率。
3、演播室活动直播，嘉宾访谈等。通过网上视频直播方式，可以将演播室的活动实时在网上发布，并实现现场与网友的互动。
4、远程教育和远程培训。将互联网这一媒体作为互动教学的手段，突破了时空的界线，有别于传统需要集中面授的教学模式。学生不需要到特定地点上课，因此可以随时随地上课。网络视频直播无疑是远程教育、培训最重要、最方便、最经济的培训方式。
1.3先锋网络高清直播平台简介
我们是由一群具有十多年流媒体开发经验的人员组成的团队，十多年来，我们一直致力于数字多媒体方面的技术创新与应用推广，通过为用户创造价值来实现自身的社会价值。
根据当前互联网视频应用的兴起，我们通过自身技术在全国范围内搭建了直播发布平台，整个平台有近200台服务器，分布到全国各地，包括北京、天津、上海、西安、、武汉、广州等互联网骨干节点城市，还有大连、哈滨、石家庄、郑州、长沙、南京、杭州、济南、青岛、苏州、合肥、福州、厦门、重庆、成都、太原、呼和浩特等二级城市。这些服务器通过CDN技术统一联网，并且同时接入中国电信和中国联通的高速网络，从而保障视频内容在一点发布，全国网民都可以无障碍访问。
同时，我们基于最先进的流媒体技术，可以让用户通过PC、电视机、移动终端(手机、平板电脑等)实现多终端访问。
目前为止，我们所运营的直播服务平台已跻身国内前列，用户量不断攀升。此外，我们于2009年开始运营的手机视频监控平台“感知网”目前已成为全国最大的移动流媒体监控平台。
我们所搭建的运营平台，采用真正电信运营级的方式部署，底层基于Linux 操作系统环境，具有电信级的安全性和稳定性，运行可靠，管理方便。由于采用自主研发的网格流媒体技术与CDN【多服务器内容分发与负载均衡】技术，使得该平台可以实现超大规模运营，并为运营商大大节省资源投入，与传统的非商用的流媒体系统相比较，更精确细化的算法使得文件块的请求及校验传输更加准确，这样减少了大量的无效的请求及数据发送,大大节省了网络带宽的占用，深受合作
伙伴和广大客户的高度评价。
服务平台整理架构图
【技术交流QQ：1918098288】
活动直播逻辑结构图
【技术交流QQ：1918098288】
1.4先锋网络高清直播平台特色
1、服务器基于Linux平台部署，具有电信级的稳定性和可靠性，并且平台安
全性极强，服务器可以365天不间断运行。
2、支持大规模分布式部署，拥有高效的流媒体分发性能，支持多服务器、多
节点的负载均衡。
3、采用H.264高清编解码技术，以最少的带宽资源消耗达到最好的视频体验
效果。
4、采用P2P技术，充分利用用户端的计算能力和带宽资源，满足更高的并发
应用需求。
5、具有良好的扩展和升级能力，通过符合3GPP国际标准的流媒体服务模块
来支持移动终端的接入，如【iPhone、iPad等设备】，实现一套平台，多终端同时访问。
6、在同样的用户规模情况下，我们的服务平台比其它同类平台节省40%的资
源；
7、前端编码和终端解码设备采用嵌入式架构设计，功耗低，稳定可靠，可以
365天不关机运行。
8、技术领先，采用国际上最先进的高清H.264编解码技术来构建整个平台，
具有广播级的编码质量。
9、编码服务器具有掉电记忆功能，并且启动时间极短。
10、平台支持多协议、多终端设备，为用户的应用带来极大便利。
11、平台支持3GPP R5、R6、R7标准，为移动流媒体应用提供核心技术保
障。
12、性价比高，平台建设费用低廉，支持通用硬件服务器部署，与其它厂
商【如，UT斯达康、中兴通信、华为等】的平台成本相比，费用不足他们
的1/6，真正实现了高清直播的平民化应用。
1.5平台的技术指标
1)网络协议：HTTP、HTTPS、Live-HTTP、P2P
2)视频编码：MPEG-4、H.264
3)音频编码：AMR、AMR-WB、AAC、MP3
4)操作系统：Linux
5)数据库：MySQL
6)视频分辨率： QCIF、CIF、QVGA、VGA、D1、480P、720P、1080P
7)单路码流：20Kbps~30Mbps
8)支持集群扩展
9)安全加密算法：1024位RSA
10)并发性能：单台服务器支持2000路标清视频并发访问
第2章解决方案设计
2.1系统设计原则
从应用角度考虑，该平台要实现很高的安全性、可管理性、标准化，具备良好的控制性以及良好的系统扩充能力。针对于此，我们的设计原则如下：
2.1.1先进性
采用国际上最先进的高清H.264编解码技术来构建整个平台
在本项目中，我们采用广电级的视音频编码技术和设备，保障完美还原音视频质量，并且具有极高的图像压缩效率，1080P分辨率的高清节目源只需要3.5Mb/s码率，D1分辨率的标清节目源只需要700kb/s码率。因此它可以与国外广电设备厂商如草谷(GrassValley)、哈雷(Harmonic)、Envivio等公司的编码服务器产品相媲美。
我们原创嵌入式低功耗设计方案，保障系统具有极强的稳定性
在本项目中，我们提供的编解码设备均采用嵌入式Linux操作系统，这类系统的稳定性非常高，再加上我们采用低功耗的设计方案，1080P的便携式高清编码服务器整机功耗不超过3W，因此使得设备稳定性更强。
核心硬件设备采用军工器件生产，为设备在恶劣环境下的正常运行提供强有力的保障
我们生产的视频编码服务器、射频解调器设备主要元器件均采用军工器件，包括电容、电感、电阻、二极管、三极管等，这些器件可以耐得住-20℃~ +80℃的温差范围，因此对环境的适应性极强。
编码服务器具有掉电记忆功能，并且启动时间极短
我们的编码服务器产品具有掉电记忆功能，重新打开电源后即可正常工作，无须其它操作。而且设备启动时间只需要10秒，可以降低外界环境因素导致的系统故障时间。
我们的流媒体应用平台基于Linux操作系统开发和部署，具有电信级的稳定性与可靠性 平台支持多协议、多终端设备，为用户的应用带来极大便利
我们的流媒体平台支持单播、组播、P2P等多种协议模式，用户可以根据自身的应用环境选择适合自己的协议模式。而且，我们的平台为用户提供类似【土豆网】的应用体验模式，不需要下载和安装第三方插件，更便于用户的使用。外加该平台支持HTML5等最新的技术标准，对PC终端、IP机顶盒、移动智能终端【iPhone、iPad、Android设备】均能完美支持，因此便于用户随时随地访问。
平台支持3GPP R5、R6、R7标准，为移动流媒体应用提供核心技术保障
具有极高的硬件资源利用率，单台服务器支持2000并发
我们的流媒体平台在底层进行了优化设计，对CPU、内存等硬件资源的利用率极高，因此使得单台通用配置的硬件服务器【双四核CPU、8G内存】即可支持2000并发用户。(不考虑服务器出口带宽的情况下)
支持多服务器级联和多节点负载均衡
该平台支持分布式的部署架构，用户可以随时增加服务节点扩容，而且多节点间具有负载均衡功能，从而使平台的资源利用效率达到最大化。
2.1.2经济性
对于同一层级的广播级编码服务器，我们与国内外厂商相比具有很强的价格优势
比如，国外的草谷(GrassValley)、哈雷(Harmonic)、Envivio、Talairity、EDbox，国内的北京数码视讯等设备厂商，我们的设备价格不足他们的1/4。
对于同一级别的服务平台，我们与国内外厂商相比具有很强的价格优势
比如，国内的IPTV厂商UT斯达康、中兴通讯、华为，国外的阿尔卡特、Tandberg、摩托罗拉等，我们的平台定价不及他们的1/6。因为我们的目标是推动IPTV高端技术的平民化应用。
我们的应用平台支持通用硬件服务器，不依赖于专有设备，为用户节省大量建设成本2.1.3稳定性
Linux应用环境提供底层的稳定性
我们提供的解决方案，前端编码与终端解码设备、信号转换设备、流媒体服务平台均采用Linux 操作系统环境，与Windows平台相比具有更强的稳定性。
自适应流技术、智能续传技术提供应用层的稳定性
对于流媒体应用，我们自主开发了自适应流技术，它可以抵御网络带宽的抖动，从而保障流媒体传输的稳定性；加上我们研发的只能续传技术，能够在网络短时间断开的情况下保障内
容传输的连续性。
2.1.4高性能
线程池技术
该技术的应用使得服务器满足大量用户并发请求和提高整体服务性能成为可能，该技术要优于多进程技术上百倍，要优于线程独立创建方式上十倍。
内存池技术
内存池技术极大地提高了服务器内存利用效率。在服务器的磁盘I/O上我们创造了半缓冲技术，该技术要比完全缓冲占用的内存资源少，而比无缓冲速度快。每个并发流占用内存低于0.5M。
双通道前后向缓冲技术
当前视音频格式众多，每一种格式文件组织结构、媒体数据通道、媒体索引都不一样，文件码率也从几Kbps到几十Mbps不等，此技术深入研究每一种编解码格式，针对每种格式的特点预先分析，本地缓存摘要，智能创建与之匹配的前后向缓冲，满足高质量的流媒体资源点播需要。
它具有以下特点：
●创建与码率大小匹配的缓冲，按需分配网络资源；
●重定位位置直接从本地缓存的摘要中分析得到，通过双通道技术由服务器直接定位，减
少重定位文件时间；
●针对媒体交错编码格式中媒体数据时序前后混杂的特点，采用前后向缓冲技术，大大提
高数据命中率。
2.1.5开放性
适应各种网络环境
我们的应用平台考虑到了各种网络环境因素，包括局域网与广域网环境、单播与组播环境、DSL与以太网接入方式等，因此对于不同的网络环境均能给出合适的部署方式。
IPv6、IPv4双网支持
支持各种国际标准编解码算法
各种标准编解码算法：包括国际标准的MPEG1、MPEG2、及MPEG4、H.264等编码算法，音频支持MP3、ACC音频等算法
支持多种标准的网络协议
包括HTTP、UDP、RTP、RTSP、HLS等。用户可以根据自身的网络环境启用单播、组播或P2P传输方式。
提供标准的二次开发接口，方便与第三方应用系统对接
2.1.6可扩展性
平台支持分布式架构模式，可随时扩充服务器节点
支持内容分发【CDN】和负载均衡，可组建超大规模资源云平台
2.2系统设计依据
该系统在视频流编码方面采用符合国际标准的最先进的H.264编码技术，在传输上采用符合国际标准的流媒体传输协议和自主开发的P2P流媒体技术进行数据分发，降低投入成本，提高分发效率，使整个系统具备良好的弹性与可控性。
根据我们的实际应用情况显示，单台服务器可以支撑2000个以上用户的并发访问。
2.3系统应用架构
以下是平台网络架构图：【技术交流：请加1918098288】
【技术交流，请加Q：1918098288】
2.3.1系统架构介绍
?内容源：主要是获取各种直播采集编码设备的实时信号，以及现有的视音频文件，为平台实现视频直播和点播业务提供内容；
?视频平台：主要是负责直播信号源的分发和转播；
?业务管理：主要是对视频栏目，业务频道等进行审核、管理与发布；
?业务门户：主要是业务展示的窗口，为用户提供访问的业务界面；
?服务接口：主要是融合各种服务接口，为用户提供视频娱乐服务；
?网络承载：主要是视频传输的承载网络，实现视频内容的传播；
?终端层 :主要是访问视频的各类终端，包括有手机终端、电脑终端、IPAD终端等；
为了保证我们要实现的最终目标和效果，做好底层的架构设计至关重要。由于我们的方案以数字化IP网络为依托，节目内容需要实现全程数字化，所以要重点做好以下几个方面。
1、高清节目的数字化采集和编码；
2、数字化节目内容的大规模分发和传输；
3、终端对高清节目的接收和高品质回放。
2.3.2高清直播应用模块构成
视频直播应用主要由如下几部分构成：
1、前端采集编码设备：提供直播信号源的采集和编码压缩功能，并将信号推送到直播流媒体服务器上。
2、直播流媒体服务器：负责直播流的发布和转播分发功能。
3、WEB服务器：实现直播节目在PC终端上的展现。
4、PC终端：用户端的访问设备，通过这些终端实现对直播节目的接收和解码播放功能。
2.3.2.1节目的数字化采集和编码
为了使活动直播达到最好的效果，现场的信号采集与编码非常重要，下面是我们专门为活动应用所开发的信号采集设备。
便携式高清编码服务器介绍:
【技术交流，请加 1918098288】
如上图，这是我公司2010年下半年开发出来的一款业界最小的便携式高清编
码设备，它采用超低功耗设计，整机的功率只有3W，主要为移动直播和多终端应用所设计，别看它个子小，功能却更强大，支持1920*1080的高清编码，并且采用H.264 High Profile编码格式；此外，该设备尺寸很小，180x130x35mm的外形尺寸和超低重量，使得该设备移动性能非常优越。输出的高清码流可以给PC与机顶盒终端收看，标清码流可以给3G移动终端设备收看【如3G手机、iPad等】。
此外，该设备具有我们自主开发的去隔行扫描功能。由于国内的高清数字电视标准为1080i，这使得编码后的图像往往会有毛刺现象，我们的设备经过特殊的预处理，可以将1080i的原始信号编码为1080P的高清信号。
该设备的编码技术指标如下：
输入视频
CVBS，BNC接口
HD/SD-SDI，BNC接口
HDMI
音频
非平衡立体声音频，BNC接头
HD/SD-SDI内嵌音频
视频分辨率
1920×1080_60i
1920×1080_50i
1920×1080_30P
1920×1080_25P
1280×720_60p
1280×720_50p
720×480_60i(NTSC)
720×480_30P(NTSC)
720×576_50i(PAL)
720×576_25P(PAL)
编码
H.264/AVC High Profile Level 4.0(高清)
H.264/AVC High Profile Level 3.0(标清)码率0.8Mbps~20Mbps
码率控制CBR/VBR
GOP类型IBBP
视频预处理去隔行，噪声抑制，锐化
音频编码MP3、AAC
采样率48KHz
采样精度24 bit
码率64Kb/s~384Kb/s
TS 输出 IP
输出单节目流，10/100M 网口；UDP 协议，支持单播
及多播；支持P2P
系统
中英文操作界面
可通过网络进行软件升级
通用 尺寸(宽x 长x 高)
180mm×130mm×35mm 重量
1Kg 温度范围
0~45℃(工作)，-20~80℃(存储) 电源
DC 12V 3A 功耗 3W 便携式标清编码服务器介绍:
技术交流：请加Q 【1918098288】
以上便携式直播采集设备均为嵌入式低功耗设计，设备即插即用，非专业人士也完全可以操作。
2.3.2.2直播流分发功能模块
要把前端高清编码器输出的信号传递到最终用户端，我们必须采用一种最合理、最快速的分发技术来实现高清数字信号的转发，同时在传输过程中不能降低信号质量，因为它不同于低码流的标清信号传输，高清节目具有更大的数据流量，并且对信号的损失与衰减非常敏感，而且，要把这么大的数据量分发给数百个乃
至数千个用户端，工作任务相当繁重。
实现这项功能，需要很强的技术实力才能完成，采用我们积累多年经验开发完成的高清P2P流媒体直播服务模块可以实现对直播信号源的自动分发，将直播节目从中心节点服务器复制到二级节点、三级节点等边缘服务器上，为终端用户提供就近访问服务，同时降低核心服务节点的负载，达到多服务器负载均衡的目的。整个分发功能依据P2P和CDN策略自动完成，无须人工参与。
该技术具有以下鲜明特点：
1、支持大数据量转发且无信号衰减；
2、支持P2P模式的大规模分发和无极转发；
可以将一份数据复制多份给每个用户，并且在不同网段中的用户可以通过
该技术做不限层次的转发。
4、支持分发给多种终端接收，如PC终端，高清电视机顶盒终端等。
5、系统稳定性强。对于我们需要运营使用的平台，稳定性至关重要，由于该
系统可运行于Linux操作系统环境，并且经历过多年的运行测试，稳定性
和安全性都非常高，真正可以实现常年运行不关机，极大地减少维护人员
的工作量。
P2P流媒体直播系统工作流程：
如下图所示，每个Peer节点加入系统的基本流程如下：
第一步：通过HTTP访问Web Portal，得到节目列表信息
第二步：用户点击节目列表，Peer从Channel URL中获知该频道的Tracker Server和Source Server的地址，然后向Tracker Server发出Join的请求。
第三步：Tracker Server根据Peer的请求播放位置，返回一些和该Peer具有相邻播放位置的Peer节点。由于NAT问题的存在，Tracker一般只返回和新加入Peer在同一个局域网内的或者具有外网IP地址的Peer节点。
第四步：向Peer List中的节点发起连接，建立Partner关系，并从Partner节点获取完成RTSP交互所必需的SDP信息，电影长度信息。
第五步：根据Partner Buffer Map的情况，开始向Partner节点调度数据请求。
图2 Peer加入的工作流程
2.3.2.3终端的高清解码和内容回放
在前面环节中，我们已经解决了节目的高清编码与高速传输和分发的问题，这些高清节目内容传送到用户端以后，我们如何来解码回放？这是最后一个关键的应用环节了。如果这部分功能不能很好地实现，无疑将严重影响节目的播放效果，我们前面做的所有努力也都将成为泡影。
很显然，我们当前使用最广泛的终端收看设备主要有两种，一是我们的个人电脑，二是正在普及的高清电视机。
恰好我们赶上了这个科技突飞猛进的时代，基于这两种播放终端的高清视频解码和播放技术都已经成熟。
对于PC终端而言，我们需要通过高清播放软件来实现解码播放功能，但是我们发现，对于那些几年前配置的电脑而言，播放目前日益流行的高清节目还是很吃力，经常会有节目卡顿的现象发生，播放时机器的CPU负荷往往会达到90%以上或者会导致死机的现象发生，因此，我们需要更好的解决方案来解决这个问题。于是，高清视频硬件加速技术便有了用武之地，这是近两年才发展起来的一种高速视频处理技术，目前已经大范围应用在许多大型游戏的视频加速应用中，我们将其重新开发应用到高清电视节目的播放中也是一大创举，它解决了低端配置的电脑播放高清节目的问题。
对于高清电视机终端而言，这也是我们目前很熟悉的，由于它的大屏幕和高
清显示让越来越多的人对它很着迷，以至于人们再也不想看那个标清的电视机了。也许非专业人士会误认为用这台高清电视机就能播放高清节目，其实不是这样的，电视机只是一台显示终端，它本身并没有高清数字信号的解码能力，我们通过网络传输过来的是经过特殊压缩处理的高清数字信号，在没有经过解压缩之前这些数字信号无法给电视机所识别，所以我们还需要专业的视音频解码设备来完成这项功能。
我们精心研发的高清解码设备就很好地解决了这个问题，它采用具有强大高清处理能力的图形解码芯片轻松实现了高清数字信号的解码，并完美复现了原始节目的品质，通过外接的HDM或分量高清接口输出给电视机，从而实现了用高清电视机回放高清节目的功能。该设备在使用上也很简单，类似于广电给我们安装的高清数字电视机顶盒，这台设备也是有类似数字电视机顶盒大小的机身，有区别的地方是它的信号输入是通过网络接口(RJ45)，而数字电视机顶盒的信号输入时通过同轴电缆接口。两种设备与电视机的连接方式都一样，并且也配有遥控器来供你选择自己想要收看的节目。因此它具有很人性化的设计，不需要学习，拿到手上就会使用。
下面是高清解码设备的具体技术参数：
1、高清解码设备外形图