深圳多媒体信息发布系统

一、 系统概述 信息时代，人们在接受信息的同时更需要发布信息。政府部门需要向公众发布政策、法规；企业需要向消费者宣传自己的产品与品牌；医院要向病人传递卫生健康的知识与建议等等。为了实现面向公众的信息传递，人们采用了大幅的宣传画、电子广告牌、一体式广告机等等方式。但这些宣传方式，存在着内容单一、信息量有限、不能集中管理、内容更换困难等缺陷。正是基于对市场的理解，结合先进的计算机视频网络技术，我们推出了新一代公众信息平台——“亚视通信息发布系统”，借助这套系统，管理人员在信息中心就可以将制作好的宣传信息随时传递到分布在任意地点的显示终端（显示器、电视机），并随时能控制任意终端播放的内容和播放形式。 二、体系架构
2.1 设计目标和理念 系统在设计的时候，主要的目标是“丰富实用的显示效果”，“方便快捷的操作性”，“高度的系统可靠性”，“灵活的系统可扩展性”。“丰富实用的显示效果”是指提炼出客户在实际使用中需要的绝大多数功能，并对其中的重要部分进强化，最终提供给用户兼顾实用和灵活性的显示效果；“方便快捷的操作性”是指对平台管理的操作流程进行优化，用通俗易懂的概念和流程来指引管理员，用尽可能少的步骤来完成信息发布任务；“高度的系统可靠性”一方面指系统本身具有较强的故障恢复能力，另一方面是指系统的运行状况可以全面地展现给管理员，以便于系统的日常维护；“灵活的系统可扩展性”一方面系统的规模可随着需要方便地扩充，另一方面是系统的功能也可以根据客户的要求，进行迅速地扩展。
2.2 系统架构 系统整体架构图: 客户端构架图:

2.3 软硬件部署 亚视通系统的软硬件部署，主要分为三个部分：机顶盒终端（安装信息发布系统客户端），发布系统服务器（安装各种服务器程序），内容服务器。其中，在实际应用中，发布系统服务器和内容服务器可以合并为同一台服务器。 示意图如下

3.1 丰富的显示效果
3.1.1 灵活的自定义布局 模板编辑采用了类似于搭积木的方式，有几种基本的控件可供选择，如视频框、图片框、文本框、天气、时钟，用户可以使用鼠标轻松地调整控件在屏幕上的位置和大小，控件之间可以重叠，布局支持背景色和背景图片。为了调整每个控件的显示方式，还可以修改控件的相关属性，如文本框的背景色、背景的透明度、是否有背景音乐、文本的滚动方向方式、视频框的是否禁音，等等。这样的自定义方式，可很好的适应用户的日常需求。 超市模板： 电信模板： 企业模板： 会议模板： 银行模板: 汇率模板： 医院模板：

3.1.2 各种基本控件 每种控件都有针对特定资源的处理能力。 视频控件：播放视频文件和流媒体的视频，并支持视频的静音。 音频控件：播放音频文件。目前支持主流的MP3 格式。 图片控件：显示大部分流行格式的图片。有JPEG，BMP，GIF，PNG 等等。 文本控件：以各种方式进行文本的显示，包括各种滚动方向（从下到上，从左到右）滚动粒度（按像素滚、按行滚、按屏幕滚等等）、滚动的速度等等，文本用HTML 来表示，可以表现出丰富的内容。 天气控件：可以显示若干天内的天气状况，有多种样式可选。（需要系统可以与互联网相连） 时钟控件：显示当前的日期、时间，有多种样式可以选。
3.1.3 布局切换 每个模板都表达着特定的主题，在日常业务中，无论是为了美观效果的考虑，或是为了展示不同主题的内容，都可能用到布局的切换。系统实现了灵活的多布局间切换的功能，此外布局间的播放内容可以共享，视频在布局间可以无缝切换（播放过程在布局切换后可以继续）。
3.2 操作流程
3.2.1 通俗易懂的概念 信息发布系统相当于一个企业或机构的电视台，根据需要对内容进行编排后，发送到各个显示终端上。系统采用一些电视节目的概念，就像电视系统中有许多频道一样，信息发布系统中也可以管理许多频道，频道由若干的节目组成，节目按照播放形式上的特点，分为常规、定时和插播，每个节目的显示模式由对应的布局模板来表示，布局模板说明了各个显示元素在屏幕上的位置和相关的显示属性，节目的内容由各种类型资源（视频、音频、图片、文字等） 内容组成；终端就如同电视机，可以选择接收哪个频道的内容。
3.2.2 常规流程 准备资源： 管理各种素材，有视频、音频、图片、文字和布局等。对于视频、音频和图片资源，系统支持单个和批量形式的上传，上传后系统还会进行预处理，统计资源的情况，如视频的码率和时间长度、音频的时间长度、图片的大小等等，以方便以后的查看和处理，上传以后，这些资源就可以使用了；对于文字和布局资源，系统中带有内嵌的工具，来进行所见即所得的编辑。在资源列表中，我们可以方便地对这些资源搜索、查找和预览。 编辑频道： 系统中可以维护多个频道。对频道的编辑，可分为两个步骤，编辑节目列表，以及对节目的内容进行编辑。新建节目时，需要选择节目的布局模板，选择节目的类型（常规、定时、插播），并根据需要设定节目的时间长度、定时条件、播放次数等属性；随后可往节目中添加内容，内容的播放时间长度和播放次数等参数。 在设定定时节目的定时属性时，可在年、月、日、星期、时、分、秒等条件上进行限制，以达到较强的定时灵活性，如可以指定在每个星期一的上午8 点整播放某个节目。在节目中编辑内容时用高亮闪烁的方式来指明正在操作的显示区域，支持批量的添加、修改和删除，以方便操作。 管理终端： 我们可以对终端进行分组，并给终端组选择频道，选定频道后，同一个终 端组的所有终端就开始播放频道的内容。
3.2.3 所见即所得的模板编辑 我们提供了一个内嵌在网页中的模板编辑工具，利用它可以方便的定制节目模板，从控件栏中，我们可以选择需要的控件，拖动到布局模板区域中，可以任意指定控件的大小和位置，并对于控件的相关属性进行调整，还可以指定布局的背景。最终在终端上显示出来的效果和模板编辑时看到的效果保持一致。


3.2.4 资源更新后显示效果自动更新 文本和布局资源的内容可以进行在线的编辑，如果有节目和这些被修改的文本和布局资源相关联，新的节目内容可以自动实时地更新到终端上。这可方便管理人员进行显示效果和内容的调整。
3.3 可维护性
3.3.1 管理平台对终端的管理 对终端状态的监控： 在管理平台上，可以看到每个终端当前的状态，包括正在播放的节目，CPU、内存和磁盘的使用情况，另外通过日志系统可以对终端的日志进行汇总，可对系统的运行状况进行更详细的诊断。 自动开关机： 每个终端，都可以进行工作时间区间的设置，在工作区间内，终端进行各种丰富多彩的内容的展示，为受众提供信息；而在非工作区间内，终端会自动进入休眠状态，关闭音视频的输出，停止硬盘的读写，以减少设备损耗，节约能源。
3.3.2 终端的自我维护 磁盘空间清理： 终端从服务器获得各种资源文件，下载到本地磁盘后，进行显示和播放。当系统长期运行后，累积下载的文件量会很多，但由于磁盘有限，不能保存所有的资源，为此系统中集成了磁盘自动清理功能，当磁盘空间不足时，可自动清理废弃不用的文件，而不用管理员的人工干预。 断网处理： 显示终端通过网络与服务器相连接，接收服务器的指令，进行内容的更新。但是在某些情况下，终端与服务器之间的通信可能终端，有可能是网络的原因，也有可能是服务器的原因，在这样的情况下，无论是控制指令的通信，还是资源的传输都会中断，终端采取了定时尝试的策略，可以在网络通信再次恢复正常时，马上又能够与服务器建立连接，如果有文件资源下载被网络故障中断，也可以自动进行恢复 掉电保护： 终端设备在运行过程中，需要对各种资源进行读写，如果发生了掉电的状况，正在进行的磁盘读写操作很有可能没有正常完成，这会对后续的运行造成影响，可能使有些内容信息不能被正常地展示。为此终端设备在掉电重启时，会自动进行磁盘设备的检查，清除掉电产生的磁盘文件损坏等破坏作用，使得系统可以长期稳定运行。 磁盘损坏探测： 终端使用磁盘作为存储各种资源的介质，在经过了相当长时间的持续运行后，磁盘本身可能产生故障，终端的监控功能可以探测到磁盘是否损坏，并向服务器进行汇报，使管理员在管理平台上就知道状况。文件损坏探测：终端会展示由管理员发布的视频、音频、图片等资源，考虑到文件本身可能不能在终端上进行正常播放或显示，终端的监控功能也可以把这样的文件损坏或异常的状况汇报给服务器，让管理员在管理平台上知道状况。


3.4 可扩展性
3.4.1 系统规模的扩展 为了提高系统规模的可扩展性，我们在系统设计的时候，考虑到数据通信量可分为终端与服务器之间的控制信息和各种资源文件两种，就数据总量来说，资源文件的下载占据了绝大多数，根据这个特点，系统的部署采用了分布式的结构，有一个管理服务器，和若干个文件服务器，当系统规模比较大时，可以布置多个文件服务器。
3.4.2 行业应用的定制 在不同的行业中，往往有着各自的特殊需求，如在银行的营业厅，需要显示外汇牌价、各种金融指数；在公交车站，需要显示班车的到站情况；在证券交易所，需要显示实时的股票行情；在医院，需要显示叫号信息；等等。这些应用的共同点是从相关信息系统获得需要展示的信息，并与信息发布系统相集成，为此我们的系统中有一类辅助服务器，每种辅助服务器都可以与某一类信息系统结合，并把信息转换成信息发布系统中可以接收的内容格式，自动地发布到相关显示终端上。
3.4.3 支持多种终端设备 在信息发布系统中，需要支持不同的显示设备来满足不同场合的需要。我们的系统支持电视机（液晶，等离子）、电脑显示器、LED 显示器等显示设备，支持VGA，AV，DVI，HDMI，YPbPr 等各种输出信号，支持各种标准分辨率，还支持横屏竖放（把正常水平摆放位置的显示设备竖立放置）。 四、技术指标
4.1 硬件指标 服务器最低配置（一台）：
CPU 1.0GHZ 内存256M 操作系统CentOS 5 linux 数据库MYSQL 5.0 以上版本 服务器推荐配置：
CPU：3.0GHZ 内存：1024M 操作系统：CentOS 5 linux 数据库：MYSQL 5.0.27 用户端推荐配置：
⊕CPU 1.1GHZ
⊕内存512M
⊕操作系统windows 系列（2000，2003，XP 等）
⊕Internet Explorer 6.0 管理端推荐配置：
CPU：1.1GHZ 内存：512M 操作系统：windows 系列（2000，2003，XP 等） 浏览器：Internet Explorer 7.0 机顶盒终端性能：
CPU：BogoMIPS 100 以上 内存：128MB 外储：80G 硬盘 网络：100Mbps 网卡 操作系统：uclinux 显示设备输出接口：
VGA，AV，DVI，HDMI，YPbPr 等各种连接输出
4.2 软件指标 视频编码：MPEG2，MPEG4，H.264 视频文件格式：MP4，TS，MPG 视频效果：支持标清和高清 音频文件格式：MP3 图片格式：JPG，GIF（静态），BMP，PNG 文本格式：HTML 的子集，包括常用的P、FONT、BR 标签，支持P 中align属性，用于指定文本对齐方式，FONT 的face，size 和color 属性，用于指定字体和颜色 文本编码：UTF8（兼容中文及各国语言） 字体：TrueType 字体，基本的有黑体和宋体
4.3 系统指标
4.3.1 支持的协议 亚视通支持Http,TCP,UDP,RTSP,FTP，BT,P2P,NFS,Telnet,SSH 等协议。
4.3.2 支持的网络类型 亚视通支持的网络类型有 （1）广域网（包括VPN 专网）； （2）局域网；
4.3.3 安装环境 亚视通的服务器与各机顶盒终端可以分别安装于不同的地理位置。这可以 根据管理人员的对实际应用的需要。但必须保证二点： （1）管理平台与服务器网络互通； （2）各终端能与服务器网络互通。 五、亚视通系统设计思想和工作原理 亚视通系统的开发依托于公司在大型系统中积累的经验，从诞生之初即以面向大型应用（电信级）为目标，采用了模块化、结构化的设计理念。模块化设计将系统的功能模块相互独立，并在相关模块间定义完善的交互规则和接口，便于并行开发和日后的升级维护。结构化设计是在模块内部对功能进行更细层次的划分，并以此为依据设计模块内部的结构，使不同子模块之间保证功能的独立。以上两种方式的并用，将一个大型的系统划分成不同的子功能模块并进行开发，提高了系统的灵活性。亚视通的主要模块有管理发布平台、终端认证和控制服务器、数据存储服 务器以及显示终端（机顶盒、一体机、普通PC 等）：
1 、管理发布平台基于WEB 开发， 采用了目前常用的java+struts+hibernate 方法。struts 框架定义了管理平台系统的结构（表示层）和页面之间流转的规则（业务层）。hibernate 将数据库连接抽象化，使得开发过程中对数据库的使用更加简洁方便，同时，hivernate 降低了更换不同类型数据库所用的开发时间。基于java 语言编写服务端代码，开发效率高，面向对象的设计方法提高了代码的可维护性。此模块还使用了较多的JS 代码和基于AJAX 的技术来提高客户端页面刷新和页面功能；
2、终端认证和控制服务器利用数据库与管理发布平台进行信息交互。此模块的主要功能是管理终端接入、信息发布任务投放和终端状态监控，采用C/C++开发，加入了部分面向对象的设计思想。此模块运行在linux 平台下，降低了服务器软件的成本，同时，linux 平台保证了服务器运行的稳定性和安全性，极大地提升了产品的竞争力。采用C/C++开发也保留了系统平移到其他操作系统（windows、unix、solaris 等）的可能性；
3、数据存储服务器相对独立，主要用于存储发布的数据信息，并最终根据终端的要求将信息推送到终端上。目前已经使用FTP 和P2P 两种方式实现数据存储服务器信息的推送，并可以根据实际需要使用其他加密或不加密的方式实现数据推送；
4、显示终端主要采用嵌入式设备（机顶盒、一体机），同时保留了日后兼顾PC 机的可能。此模块采用C/C++语言开发，加入部分面向对象的方法，功能模块独立，主要有接入控制、任务和资源获取、显示三大部分。接入控制部分主要完成与控制服务器的交互过程和信息传递，能够得到获取资源的指令，并调用任务和资源获取模块从数据存储服务器上获取任务以及对应的资源，最终交给显示模块解码。此模块目前主要基于嵌入式linux 进行开发，解码过程主要调用硬件解码芯片（sigma 系列和samplus 系列），可以支持从标清到高清，从mpeg-2 到H.264 多种格式、多种分辨率的文件解码。以上模块中，除显示终端模块外，其余三个模块既可以放置在同一个服务器上，也可以分布于不同的服务器，尤其是终端管理和数据存储服务器的分离，为日后系统升级为分布式超大型系统提供了可能。 下图2 是一个基本系统的工作原理图： 图2 系统基本工作原理图 图2 标明了一个完整系统中不同功能模块和人物角色： （1）管理平台：管理智能信息发布系统的媒体、终端、发布行为等，同时对应一个网络服务器；对应由管理员对管理平台进行操作； （2）数据库： 记录各终端的播放任务、资源信息及管理员的操作变化 等； （3）媒体服务器：媒体服务器提供多媒体内容（文字、图片、视频媒体）的下载、直播及点播服务、并提供与机顶盒终端的消息交互等。 （4）程序服务器和FTP 服务器：程序服务器即终端认证和控制模块，FTP服务器是数据存储服务器的一个特定应用（也可换为P2P 或其他方式的数据存储）； （5）机顶盒：与等离子屏幕、液晶显示器、电视机、电脑显示器等各种显示终端支持VGA，AV，DVI，HDMI，YPbPr 等各种连接输出，并实现广告内容的显示发布；通过各类显示设备呈现给信息受众必要的内容； 以上各操作元素之间均采用网络连接设备连接，并且可以保证在不同区域、不同网段之间的信息共享和信息发布。 六、亚视通系统主要特点
1）信息发布的灵活性与精确性。由于采用多维分类方式，既可以对整个，或者某几类终端，也可以对每个终端进行信息发布。对于组织机构庞大，信息发布要求较为复杂时，灵活多样的终端分组具有巨大优势；
2）灵活的用户管理体制。用户管理采用了模块授权思想，能够非常灵活的建立各种用户角色。整个系统既可经由一个管理员管理，也可由各类人员分工维护，或者多层用户分级管理。实现了系统管理人员分块管理或者分层管理；
3）服务器采用linux 操作系统，具有很好的稳定性与安全性；
4）采用b/s 结构，管理方便灵活，可在任何地点实现系统管理；
5）控制终端采用机顶盒。首先相比采用PC 价格便宜；其次采用嵌入式linux 系统及软件，稳定性和安全性很高，受病毒攻击的机率很低；机顶盒是属于类似电视机一样的家电级产品，其稳定性和使用寿命也类似电视机，可以很长时间持续稳定的工作，其故障率和维护工作量很低，当系统庞大时这点非常重要；维修非常简单，故障后直接更换既可；安装拆换非常便捷；同时机顶盒支持远程开关机，非常便于管理；
6）亚视通系统支持局域网和广域网，且能够自然升级，因此可由局域网信息系统自然过渡到更广区域的信息系统，只需要在线增加信息点既可，不需要再增加或拆换设备；在局域网模式下，通过采用流媒体技术可方便的实现实时视频信息发布，在广域网模式下，可利用下载播放方式实现流畅的视频播放；
7）完全自主开发，采用了先进的流媒体技术。具有完全自主知识产权，由于采用了“流媒体自适应专利技术”等先进手段，系统具有极高的性能；
8）由于完全自主研发，系统可根据用户需要进行深层次定制，而不仅仅只是修改或打补丁；
9）良好的兼容性，由于完全参照国际标准，系统具有良好的兼容性，能够与其他系统顺利拼接，可以定制开发其他系统的数据接口；
10） 与互动电视兼容，由于内核采用流媒体技术，本系统完全具备互动电视的功能，只需要装设互动性机顶盒即可享受互动电视，这些互动电视终端可设置在贵宾室等特殊场合； 七、带宽估算
7.1 需求分析 亚视通系统内容涉及到视频、图片等的下载,上传，主是流量是在FTP 服务器和后台处理服务器上，比如FTP 服务器上有一个100M 视频文件，可能会有一千个用户(最少)并发下载，那么就需要对下载的流量进行一个控制，而且要怎样满足这么多用户同时下载。
7.2 网络基本拓扑图：

7.3 基本服务器
7.3.1 WEB 服务器
7.3.1.1 .b/s 架构的应用平台,基于linux 环境下。
7.3.1.2 支持网络化远程播放和管理，能够集中、统一、实时地对大量的视频终端发布视频文件信息.发送图片信息，发送文字信息。
7.3.1.3 软件有编辑功能，通过软件可制作丰富的、不同格式的多媒体信息内容，并可把这些信息编辑成节目单播放.
7.3.2 数据库服务器.大型数据库（oracle,sqlserver,mysql 其中之一）,主要用于存放终端信息，日志信息，等,应用平台新增，修改的信息都存放在数据库中，交互性比较大。
7.3.3 FTP 服务器 基于FTP 服务器或P2P 技术的上传下载，素才的上传,下载,分发等。
7.3.4 后台处理服务器 后台程序处理程序，提供时间服管NTP 协议,对数据库中的数据进行读 取通过终端
7.4 IDC 服务器带宽估算： 计算公式： 最小带宽/每秒=片源大小(MB)*1000*8/最大下载时间(小时)/3600 最大连接终端数量为(100M 独享)= 100 *1000*0.8/最小带宽/每秒 最大连接终端数量为(100M 共享)=10*1000*0.8/最小带宽/每秒假设：
1 ） 每周更新30 分钟的文件， 文件采用Xvid 压缩格式， D1 画质 （720*576），码流为3Mbps, 文件大小约为100MB；
2）假定最长传输时间为12 小时；
3）假设服务器采用100Mbps 独享带宽，网络传输效率为80%。 根据上面的假设根据公式计算得出： 单个终端所需最小带宽为（100*8*1000）/12 /3600 = 19 Kbps 最大连接终端数量为：（100M*80%*1000）/19= 4210 台
FTP 服务器带宽计算方法： 假设每个终端的节目每周下载500MB，那么在12 小时内下载完毕，终端需要的带宽是500M*8/12/3600=0.093M 约100k 带宽、如果1000 个终端，那么服务器带宽总共需要的极限带宽是100M；但是如果分成100 组那么每个组的节目每周下载500MB，并却每天只有12 小时时间下载，根据正态分布的原理那基本就是100M/7*1.96=28M 的出口带宽就可以满足95%以上终端的节目下载需要。如果是100M/7*2.58=37M 的出口带宽就可以满足99%以上终端的节目 下载需要。 根据正态分布的原理计算结果得出： 终端数(台) 带宽（MBPS）
3000 100M
5000 200M
10000 400M