精撰P2P直播系统设计与实现执行项目解决方案Word文档格式.docx

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上海申尼电子科技有限公司在大型信息系统的规划、设计、工程实施等方面积累了深厚地技术积累，应用领域包括教育、银行、广电、酒店等相关行业。

我们期待与您建立长期的合作关系，并希望通过这些合作来彼此了解和建立信任关系。

我们坚信对客户的项目保持高度的警惕性并且时刻保持“交流-》反馈-》再交流”的办事原则才能更好的完成客户的项目；

热情重要，谨慎更重要。

第二章申尼P2P系统介绍

2.1关于P2P系统

申尼P2P系统是一种分布式网络，网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源（处理能力、存储能力、网络连接能力等），这些共享资源需要由网络提供服务和内容，能被其它对等节点（Peer）直接访问而无需经过中间实体。

在此网络中的参与者既是资源（服务和内容）提供者（Server），又是资源（服务和内容）获取者（Client）。

虽然上述定义稍有不同，但共同点都是申尼P2P系统打破了传统的Client/Server（C/S）模式，在网络中的每个结点的地位都是对等的。

每个结点既充当服务器，为其他结点提供服务，同时也享用其他结点提供的服务。

申尼P2P系统技术的特点体现在以下几个方面

非中心化（Decentralization）：

网络中的资源和服务分散在所有结点上，信息的传输和服务的实现都直接在结点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入，避免了可能的瓶颈。

申尼P2P系统的非中心化基本特点，带来了其在可扩展性、健壮性等方面的优势。

可扩展性：

在申尼P2P系统网络架构中，随着用户的加入，不仅服务的需求增加了，系统整体的资源和服务能力也在同步地扩充，始终能较容易地满足用户的需要。

整个体系是全分布的，不存在瓶颈。

理论上其可扩展性几乎可以认为是无限的。

健壮性：

申尼P2P系统架构天生具有耐攻击、高容错的优点。

由于服务是分散在各个结点之间进行的，部分结点或网络遭到破坏对其它部分的影响很小。

申尼P2P系统网络架构一般在部分结点失效时能够自动调整整体拓扑，保持其它结点的连通性。

申尼P2P系统网络通常都是以自组织的方式建立起来的，并允许结点自由地加入和离开。

申尼P2P系统网络还能够根据网络带宽、结点数、负载等变化不断地做自适应式的调整。

高性能/价格比：

性能优势是申尼P2P系统被广泛关注的一个重要原因。

随着硬件技术的发展，个人计算机的计算和存储能力以及网络带宽等性能依照摩尔定理高速增长。

采用申尼P2P系统可以有效地利用互联网中散布的大量普通结点，将实时的视频信号发送到所有结点上。

利用其中闲置的计算能力或存储空间，达到高性能计算和海量存储的目的。

通过利用网络中的大量空闲资源，可以用更低的成本提供更高的计算和存储能力。

隐私保护:

在申尼P2P系统中，由于信息的传输分散在各节点之间进行而无需经过某个集中环节，用户的隐私信息被窃听和泄漏的可能性大大缩小。

此外，目前解决Internet隐私问题主要采用中继转发的技术方法，从而将通信的参与者隐藏在众多的网络实体之中。

在传统的一些匿名通信系统中，实现这一机制依赖于某些中继服务器节点。

而在申尼P2P系统中，所有参与者都可以提供中继转发的功能，因而大大提高了匿名通讯的灵活性和可靠性，能够为用户提供更好的隐私保护。

负载均衡:

在申尼P2P系统网络环境下由于每个节点既是服务器又是客户机，减少了对传统C/S结构服务器计算能力、存储能力的要求，同时因为资源分布在多个节点，更好的实现了整个网络的负载均衡。

第三章流媒体编码系统介绍

3.1关于流媒体编码系统

AVerCaster流媒体编码系统是新一代网络数字电视的流媒体编码设备。

AVerCaster流媒体编码系统提供全面性的串流及编码/再编码等多功能合一的解决方案，它不但具有实时影像串流功能，同时支持多屏幕显示、多种比特率和分辨率设定，以及多样化的编码模式，可让管理员轻松地完成操作，并将高质量的影像内容传送到电视终端、一般PC用户以及移动设备。

这些功能都可让您快速完整地将AVerCaster整合到您的视频直播系统以及工作流程中，大幅降低企业的研发部署经费。

AVerCaster流媒体编码系统提供影音电脑群体广播解决方案，采集高清标清视频讯号、高清数字电视讯号、模拟电视讯号，以及卫星电视讯号，然后统一以H.264或者MPEG-2方式进行压缩，最后以标准的IP流输出，通过局域网络或者广域网络进行同步实时组播或者单播。

AVerCaster流媒体编码系统支持多种输入源，且单一输入源可实现多重码流同时进行编码输出功能，并可对各种终端装置的主P2P格式优化，提供领先业界的影像质量。

此外，AVerCaster流媒体编码系统有稳定度高，兼容性广和可扩充等条件，可有效降低管理成本，更提前为您在未来的4G网络环境下做好准备。

如图所示：

图2-1

3.2产品特点

1.采集编码组播一体化

集成采集各种视频讯号，转换为标准的IPP2P讯号（一机多卡），并透过局域网络进行不限观赏人数的同步实时组播或者在公网上面运行TCP单播，支援标清/高清视频串流功能。

2.高弹性高清采集

支持IP、ASI、SDI、HD-SDI、HDMI以及多种仿真讯号输入源，提供用户于不同场合弹性应用。

支持高清视频输入，最高可达1080p@30fps。

3.完备的后台管理

高度可靠性的广播级设备，具有完善的Web管理、系统自动监控功能以及报警机制。

3.3产品优势

1.支持多种信号源

传统的多点视频源广播，往往只能采集某一种特定的电视讯号，且对多平台的系统扩展有所限制。

视频节目种类和数量十分有限，对观看的人数又有限制（unicast）。

如果想扩展到其他平台播放，则需要另外购买设备。

AVerCaster流媒体编码系统可以大大节约客户的运行成本，具有极大的市场优势。

2.可靠度高的服务主机设计

内建WebServer处理浏览器，提供用户Web远程集中管理。

支持SNMP传输协议（SimpleNetworkManagementProtocol），可进行远程监控服务器状态以及流量。

结合长久以来的采集专业与完整的技术支持，可确保AVerCaster流媒体编码系统在长时间使用下仍能保持稳定的视频串流。

3.高度的扩展性

AVerCaster流媒体编码系统的扩充容易，如果需要再增加一路视频直播，AVerCaster流媒体编码系统仅需加装的采集卡或电视卡，无需重新修改软件，即可在原系统上运行。

扩充性远高于其他厂商的产品，并且更为经济。

4.可维护性

AVerCaster流媒体编码系统维护方便，一旦有某一张采集卡或电视卡发生异常状况，只要调换该张采集卡或电视卡，即可立即恢复并且继续提供服务，不致影响整体运行。

5.高质量编码与转码

提供强大的视讯编码功能，不但支持IPTV最常用的H.264格式，还可以支持广电行业在HFC上的MPEG-2格式，并且可自由调整分辨率与输出码率，用户可依据应用情况弹性选择输出格式。

•支持多萤输出功能，单一输入源可实现多重码流同时进行编码输出功能。

•支持多种标准媒体格式，包括MPEG2、H.264/AAC、H.264/MP3、H.263/AMR、AAC、MP3播放。

•整合H.264与Flash格式，终端使用者无需额外安装特定播放软件，即可通过浏览器访问服务器接收高质量视频流。

6.多功能IPTV与OTT串流服务

支持多种终端接收设备，除了PC和笔记本计算机（Win/Mac/Linux）上的FLASH，还支持AppleHLS及3GPP规范，可于目前市面上广泛的3G移动设备接收视频流观看，如平板电脑（iPad/AndroidPad）、智能型手机（iPhone/AndroidPhone）等。

并被大量大量应用在如下行业：

1.新兴/传统广电行业

根据已有IP机顶盒和有线网络设施，让住房客户使用IP机顶盒、计算机或其他连网设备观赏高清/标清视频节目。

2.学校或政府机关

应用AVerCaster采集并串流演讲、会议、研讨会等内容，实时的组播到区域网络或网际网络，让众多的师生、同仁或大众可以使用各种不同连网装置，同步收看视频内容。

3.餐厅或大众运输工具

让用餐客人使用个人随身携带的终端设备透过区域无线网络收看各自喜爱的高清/标清视频节目。

4.医疗机构

让住院病患观赏优质高清/标清视频节目。

5.其他行业

需要集成多种电视或视频内容，并使众多用户同时收看不同节目内容的单位或服务运营商。

第四章项目介绍

4.1终端客户简介

　　xxx省xxx市教育局管理、指导全区小学、初中、普通高中和职业高中的教育（合社会力量举办的学校），指导中小学德育、特殊教育和工读教育；

落实教育计划，指导教育改革、学校管理、教育教学工作。

指导、协调招生、考试工作，管理学籍和毕业证书发放工作，指导社会力量举办中小学、职业高中工作。

并且管理全区学前教育、扫盲教育，落实教育计划、指导教育改革；

受理社会力量办学审批、年检工作；

统筹管理成人文化技能教育，指导社会力量举办各类学校、职业培训学校和职业证书考试；

负责社区教育工作；

指导全区语言文字规范化建设等。

4.2客户需求分析

xxx省xxx市教育局大致需求：

1.信号源端：

目前初步定为通过AV接口采集，其中3路需要适时直播，并且限定传输带宽为50M.

2.各区县教育局端：

目前xxxxxx市教育局下属25个区县教育局，要求下属的25个区县教育局能够同步适时的接收到3路从xxx市教育局串流出来的VCD级别的视频流。

并且要保证画面清晰流畅。

3.各区县教育局下属学校：

需要保证各区县学校能够从相应的区县教育局接收到3路直播信号，要求画面清晰流畅。

4.各学校老师：

通过访问对应学校或者对应区县教育局的服务器接收直播信号，要求画面清晰流畅。

并且终端接收设备普通电脑，要求通过网页形式观看直播视频。

5.服务器端硬件和网络环境：

有一个中心机房，可以放1‐2台P2P主服务器，总的上行带宽是50M，另外，有50‐60个实时采集点（最多3台同时采集并直播），上行带宽是10M；

6.客户端观看环境：

同时一万人并发，支持PC平台，无需支持IOS系统；

7.视频源、频道数和视频码率：

视频源由申尼电子的前端设备采集，并以RTMP的协议Push到P2P服务器，在频道上，同时并发频道数最大3个，视频码率固定为：

300kbps。

4.3系统架构分析

根据客户需求，做出如下拓扑图：

1.其中3路用来串流直播，并且P2P主服务器设备放置在xxx市电教中心机房，由于xxx市教育局下属25个分支机构外加大约30所重点中学，其中每个地方都会作为直播现场。

2.各区县分别放置一台服务器，该设备在接收流媒体编码系统串流出来的视频流后到每个对应区县的学校老师电脑上面，并且从xxx市教育局中心机房到各区县教育局和各区县教育局到每个老师之间都是通过RTMP网络传输。

3.中心机房安装一台中心服务器；

其他50‐60个点的服务器作为边缘服务器；

通过以上两项配置，整个系统总带宽可以达到500‐600M，预计能实现单频道一万人在线观看。

中心服务器负责建立和保持P2P连接，边缘服务器用户视频传输。

4.每个学校的老师通过专用电脑访问对应区县教育局的服务器来观看实时的直播视频，并且是通过网页的形式观看。

网络环境

实现方案

局限性

VPN

老师直接通过虚拟专用网访问主服务器

1.基于互联网的虚拟专用网的可靠性和性能不在学校的直接控制之下。

2.企业创建和部署一个虚拟专用网技术难度高并且成本高。

3.不同厂商提供的网络设备和解决方案不兼容。

4.虚拟专用网在与无线设备一起使用时会产生安全风险。

申尼P2P系统

通过上传下载降低使用带宽资源

1.网络安全性高

2.管理网络难度小

3.占用网络带宽少

CDN

使用机制

1.占用带宽资源

2.只适用于广域网下

通过上面的比较，我方认为3种方案各有利弊，但是从xxx省xxx市教育局的网络架构来看，第二种方式使用机制可能更适合。

我方建议在运营时，因地制宜，根据不同地区的不同情况采用P2P系统。

因为根据xxx市教育局的网络架构和相关需求，整个架构应该是一个环状的分散式结构：

最外层为xxx市教育局各学校老师，其次是各区县教育局和市重点中学，最中心的位置为xxx市教育局中心机房。

根据这种分层的环状结构，使用机制是性价比最高的，该架构层次清晰，功能完善，产品相对独立，可以提高整个系统额稳定性和减少成本。

4.3音视频采集系统

音视频采编系统针对最广泛的视频源，可以方便的将各种模拟视音频数据或者数字音视频数据实时采编为MPEG2、H.264等数字化音视频文件。

4.3.1支持的输入信号源

由于视频信息的来源广泛，设备接口情况复杂。

制作系统应该可以支持多种接口规范，最大程度简化工作难度。

目前比较常见的接口包括：

AV、S-Video，色差分量，HDMI，ASI，电视射频信号等。

信号源

说明

电视射频信号

电视射频信号需要通过转换设备将射频信号转换为A/V信号或者其他类型的信号。

通过转换设备对射频信号进行解码和解密。

DVD播放器

DVD/VCD信号转换为HDMI信号输出

高清摄像机

普通ASI信号转变为H.264格式输出

各种DV设备

DV摄像机等设备可以直接输出HDMI信号

4.3.2支持的输出媒体格式

输出格式

MPEG2

国际动态图像专家组标准；

当前流行的视频格式中，质量最高的视频编码格式，在网络带宽较好的情况下，提供最佳的服务质量

H.264

采用DivX编码技术，即为互联网上广泛流行的AVI格式；

采用动态补偿技术，压缩比高，在较低网络带宽下提供较好的视频质量。

FLV

可通过网页直接观看。

AAC

采用H.264编码技术，压缩比高。

和H.264图像配合使用。

4.3.3转码系统

本方案提供的转码系统，可将多种主流音视频原始文件重新编码转换为多种目标编码格式的音视频文件。

支持的输入媒体格式

DVD格式（支持带音轨、字幕选择的DVD格式（*.ifo,*.vob），可直接读取DVD光盘开始转换。

）、VCD格式（*.dat）、MPEG1、MPEG2、MPEG4、RM、WMV、AVI、MP3

支持的输出媒体格式

为目前和H.264配合的音频格式，压缩比高。

功能特点描述

（1）支持多分辨率，多码流的输出，并且当输入一个信号源的时候，AVerCaster可以进行分流，及一路信号多路输出。

（2）、在操作上力求方便、快捷，界面亲切，产品设计非常人性化；

（3）、全面支持Intel最新推出的超线程（Hyper-Thread）技术，可以使计算机在CPU内部同时执行多个任务，大大加速转化的进程，大幅度提高转化的效率；

（4）、详细的编码器设置使转换更加轻松全面，转化和播放能同时进行；

（5）、根据客户的不同需求可以自动调节H.264的编码级别

（6）、支持自带播放功能，可以在导入一个视频文件后，进行预览，并且在预览的同时就可以进行转化，并且互不干扰；

（7）、支持批量转化，可以批量导入相同或者不同格式的视频文件进行转化，能够迅速的完成大批量的转化工作；

第五章整体方案说明

5.1方案简介

根据用户实际需求，在功能及性能上采用上海申尼提供的P2P直播系统完全满足用户的需求

1.输入信号源：

输入的各种信号源都统一通过各种解码设备上的AV接口接入AVerCaster编码系统。

2.带宽控制：

为了节省带宽资源，建议客户使用H.264作为编码串流格式，每路H.264SD视频流需占用300K带宽，带宽占用率低，所以为了让终端能流畅播放视频以及其他第三方网络应用的可扩展性，建议中心机房带宽为40M以上。

3.远程控制界面：

通过PC对AVerCaster流媒体编码系统和系统进行远程控制，包括增加多路节目，搜索电视频道，设置视频信号源等。

5.2设计原则

对于xxx省xxx市教育局对于视频直播的需求，上海申尼P2P直播系统在技术实现上坚持以下原则：

1.实用性

系统的设计必须符合实用性原则，设计的最基本的目标是建立一个适应实际环境的，可运行、能满足用户需求的多功能的实用系统；

可充分利用用户原有的系统设备。

2.先进性

实现P2P串流的方案和硬件产品很多，在坚持实用性的前提下，充分采用高可靠性和高稳定性的硬件产品和解决方案。

3.开放性

在系统设计中，充分考虑目前和将来的网络发展及用户需求，采用标准协议来构架整个系统，能够实现和现有系统的良好集成性；

同时系统能够支持多种内容服务商的接入，和其他内容提供商的管理和服务，实现数字视频资源的广泛融合。

4.可扩展性

目前互联网上的新的应用模式不断涌现，作为一个开放的系统，应当能够具备良好的接口以提供对这些新应用整合。

同时，系统本身应当能够提供良好的扩展性能，当用户量增加，业务扩展时，能够通过简单的硬件设备扩充或者分布节点的增加实现系统的平滑扩容。

5.稳定性

P2P直播运营应当能够达到7*24小时稳定可靠工作，同时一旦有突发事件发生，系统应当能够提供良好的容灾备份手段，保证对用户端的应用不被中断，同时记录下用户日志。

6.可维护性

上海申尼P2P直播系统系统采用模块化设计、标准的高级语言编程，灵活的功能模块重组，提供基于WEB的友好的应用维护界面使系统具有良好的可维护性。

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