基于流媒体技术的非实时教学VOD系统关键技术研究与系统开发

论文摘要

流媒体VOD教学能够满足连续媒体实时性和高吞吐量的要求,解决了以视频、音频信息为代表的多媒体信息资源在中低带宽网上的传输问题,增强了学习者的主动性和视频、音频资源的可控制性,更好地满足了学习者的学习需求。VOD网络教学已经成为现代教育流行的教学模式。本论文主要研究流媒体关键技术及其在非实时教学系统中的应用。论文首先从流媒体的基本原理入手,介绍了流媒体的相关格式,如常见的媒体压缩格式(JPEG系列标准)、微软的流式媒体格式(ASF)等。然后,结合流媒体的网络传输特征,详细介绍了实时传输协议(RTP)和实时流化协议(RTSP),并从bprobe改进算法和追尾算法中得到启发,重点研究了一种基于RTP/RTCP的带宽自适应传输策略的校园网VOD应用。本论文的核心是研究流媒体教学系统音视频服务器技术。通过对服务器进行数学建模分析得出结论:采用大容量点播服务器协同工作是提高点播系统服务质量的关键,并由此设计了视频服务器模型。论文还研究流了媒体教学系统中音视频同步问题。使得音视频的同步也通过时间戳、缓冲区等方法的使用得以较好的解决。最后在调度算法方面,通过对比分析知道补丁流调度算法性能优于其他基于成批调度的流合并算法的原因,这种算法利用了补丁策略的特点,从而可以获得更好的性能,并把经过改进的补丁流调度算法移植到校园VOD教学系统中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 论文背景、研究目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状、进展及流媒体研究面临的挑战
• 1.2.1 国内外的研究现状、进展
• 1.2.2 流媒体VOD教学系统面临的挑战
• 1.3 本论文组织结构及本人所做的工作
• 2 流媒体VOD关键技术
• 2.1 流式传输的关键技术概述
• 2.2 基于H.264编码框架及音视频编码技术
• 2.3 流媒体传输的网络特征及传输模式
• 2.3.1 流媒体传输的网络特征
• 2.3.2 流媒体的传输模式
• 2.4 点播、广播和组播
• 2.5 常用数字视频格式
• 3 带宽自适应传输策略在校园VOD系统应用研究
• 3.1 与流媒体相关的实时服务协议
• 3.1.1 RTP协议族
• 3.1.2 RTCP协议族
• 3.1.3 RSVP协议
• 3.1.4 RTSP协议
• 3.2 常见的带宽检测算法
• 3.2.1 数据包对算法
• 3.2.2 Pathchar算法
• 3.3 基于RTP/RTCP的带宽自适应传输策略研究
• 3.3.1 RTCP协议传输报文的格式再分析
• 3.3.2 RTCP信息分析
• 3.3.3 基于网络状态的自适应流传送
• 4 流媒体教学系统音视频服务器技术研究
• 4.1 基于流媒体的非实时教学系统概述
• 4.2 视频服务器技术
• 4.2.1 视频服务器
• 4.2.2 视频服务器的规模
• 4.2.3 视频服务器的数学模型
• 4.3 并行流媒体服务器分析设计
• 5 媒体同步技术研究
• 5.1 媒体同步概述
• 5.2 流媒体VOD课件制作时对音、视频的同步调节（信源同步方案）
• 5.3 播放时同步—在播放器中集成音视频同步算法
• 5.4 基于幻灯片的流媒体VOD课件三种媒体间的同步方案（信宿同步方案）
• 5.5 利用VC++等应用程序编辑ASF文件实现多媒体间的同步
• 5.6 直接使用同步多媒体集成语言SMIL
• 6 流调度算法研究
• 6.1 流媒体教学视频的调度技术
• 6.1.1 补丁算法
• 6.1.2 周期补丁算法
• 6.1.3 选择性周期补丁算法
• 6.1.4 补丁优先算法
• 6.1.5 最大可补丁等待队列长度优先算法（MPQL）及其改进
• 6.1.6 算法评估
• 7 基于校园网的流媒体课件点播系统的具体设计与实现
• 7.1 流媒体教学视频点播系统的拓扑结构设计
• 7.2 本拓扑结构的特点—集中管理和分布服务的集群式网络体系
• 7.3 视频服务器的软件平台
• 7.4 流媒体教学VOD仿真系统人机交互界面实例
• 8 工作总结与展望
• 致谢
• 参考文献