CN101350766A

CN101350766A - 基于vsat的流媒体服务器系统

Info

Publication number: CN101350766A
Application number: CNA2007101302973A
Authority: CN
Inventors: 智勇
Original assignee: XINJIANG ASIAN OLYMPIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XINJIANG ASIAN OLYMPIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2027-07-18
Also published as: CN101350766B

Abstract

一种基于VSAT的流媒体服务器系统，涉及一种在具有TCP/IP网络层功能的VSAT系统，连接前端流媒体编码设备的小站与卫星通信，与卫星通信的主站依次连接HPP、LAN SWH、路由器、2M专线/光纤网络、信息中心路由器、流媒体服务器并通过Interne连接客户端；完成基于H.264图像编解码技术的实时视频流采集、压缩、传输；在系统运行初始阶段调解出一个比较均衡的清晰度—连续性最优参数；通过增大滑动窗口减少因为网络延迟和抖动引起的不必要的重传，通过包长动态可调节减少重传的几率；通过在VSAT系统和宽带网系统之间部署流媒体服务器，进行流媒体信息的重新转发调度，能够传输稳定的、传输质量较高的、用户可接受的流媒体信息。

Description

基于VSAT的流媒体服务器系统

技术领域

本发明涉及一种在具有数据传输功能的VSAT系统的基础之上，通过流媒体编解码设备、流媒体服务器设备，向Internet/Intranet等宽带网上的用户提供稳定的质量较高、用户可接受的实时流媒体信息服务，基于VSAT的流媒体服务器系统。

背景技术

目前，能传输视频业务的宽带无线接入技术有多种，如VSAT宽带卫星广域接入、以IEEE 802.16为代表的宽带无线接入系统(BWA，包括MMDS、LMDS)、中距离的无线本地环路技术、以IEEE802.11系列和HiperLAN为代表的无线局域网接入、以IEEE 802.15无线个人域网WPAN，包括蓝牙、红外、超宽频以及HomeRF为代表的短距离无线互连技术。

VSAT为英文Very Small Aperture Terminal的缩写，意为小口径终端。VSAT系统就是由一个卫星主站和众多的VSAT小站构成的卫星通信网。VSAT系统的卫星传输部分通过主站和接口站的对接从而可以和Internet及其它宽带网络进行互联，从而形成完整的基于TCP/IP协议的数据通讯链路。

VSAT系统是二十世纪90年代中期得到广泛应用的一种卫星通信方式，它以天线口径小，射频单元集成度高，发射功率低，采用TDMA(或SCPC)调制方式，以及组网灵活，搬运与安装方便的特点，在国防军事、石油勘探、医疗卫生、金融银行、新闻广播、交通运输等行业的异地通信、异地结算以及远程医疗和教学方面都得到了广泛的应用。

动态图像传输在电信领域被称为视频业务或视讯业务，在计算机界常常称为多媒体通信、流媒体通信等。“流媒体”不同于传统的多媒体，它的主要特点就是运用可变带宽技术，以“视音频流”(Video-Audio Stream)的形式进行数字媒体的传送，使人们在从很低的带宽，例如14.4Kbps到较高的带宽，例如10Mbps环境下都可以在线访问连续不断的较高品质的音频和视频信息。

在我国地广人稀的西部地区，VSAT系统是一种性能价格比非常高的通信方式。而在信息化系统中图像、语音、数据等流媒体信息，由于其信息量大、实时性强、信息内容识别简单直观，通过通信系统对其进行远程传输的需求已成为必然。但是同时VSAT系统的特点还包括：

1、数据传输入境带宽，尤其是VSAT小站上行带宽较低，速率为76.8-153.6Kbps。2、传输延迟较大，根据新疆传输局VSAT系统实测，从VSAT小站经到关口站2M专线到中心，500字IP节包延迟大约在1-3m左右。3、由于各种原因，整个系统的网络抖动也比较大。

针对上述不足的技术改进也有少量公开，如中国专利98800456.9，VSAT网中用于控制地球站发射功率的方法和设备，显示了一种用于通过调整经过卫星发送的信号功率而在中心地球站和VSAT地球站之间提供稳定的通信的方法。在该方法中，中心站从卫星接收的一个信标信号和先前的外出信号。然后中心站根据信标信号或先前的外出信号调整由中心站通过卫星发送到VSAT站的外出信号的功率。然后，中心站通过卫星发送包括信号数据与参量数据的当前的外出信号到VSAT站。VSAT站接收当前的外出信号并确定有关当前外出信号的多路信号特性。然后VSAT站根据信号特性、参量数据、以及一组参考数据，调整由VSAT站通过卫星发送到中心站的进入信号的功率。这一技术提出的动态侍服调整传送信号功率，实施前提约束条件较多，同时仅能部分缓解应用矛盾，因而目前尚无较可行的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种通过VSAT系统传输稳定的、传输质量较高的、用户可接受的流媒体信息，并由流媒体服务器向Internet等宽带网用户提供对这些流媒体信息进行实时访问的分布式信息系统，即基于VSAT的流媒体服务器系统。

本发明的技术方案是：连接前端流媒体编码设备的小站与卫星通信，与卫星通信的主站依次连接HPP、LAN SWH、路由器、2M专线/光纤网络、信息中心路由器、流媒体服务器并通过Interne连接客户端；位于VSAT小站的前端编码设备采用基于ARM+DSP+Linux的嵌入式系统方式，完成基于H.264图像编解码技术的实时视频流采集、压缩、传输；在系统运行初始阶段调解出一个比较均衡的清晰度-连续性最优参数；通过增大滑动窗口减少因为网络延迟和抖动引起的不必要的重传，通过包长动态可调节减少重传的几率；通过在VSAT系统和宽带网系统之间部署流媒体服务器，进行流媒体信息的重新转发调度。

本发明的有益效果是，基于普遍应用的VSAT系统的射频单元集成度高，发射功率低，组网灵活，搬运与安装方便的特点，以卫星通信方式，完成基于H.264图像编解码技术的实时视频流采集、压缩、传输；在系统运行初始阶段调解出一个比较均衡的清晰度-连续性最优参数；通过增大滑动窗口减少因为网络延迟和抖动引起的不必要的重传，通过包长动态可调节减少重传的几率；通过在VSAT系统和宽带网系统之间，进行流媒体信息的重新转发调度，能够传输稳定的、传输质量较高的、用户可接受的流媒体信息。可在国防军事、石油勘探、医疗卫生、金融银行、新闻广播、交通运输等行业的异地通信、异地结算以及远程医疗和教学方面广泛应用。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图

具体实施方式

实施例1：连接前端流媒体编码设备的小站与卫星通信，与卫星通信的主站依次连接HPP、LAN SWH、路由器、2M专线/光纤网络、信息中心路由器、流媒体服务器并通过Interne连接客户端。

位于VSAT小站的前端编码设备采用基于ARM+DSP+Linux的嵌入式系统方式，完成基于H.264图像编解码技术的实时视频流采集、压缩、传输；在系统运行初始阶段调解出一个比较均衡的清晰度-连续性最优参数；通过增大滑动窗口减少因为网络延迟和抖动引起的不必要的重传，通过包长动态可调节减少重传的几率；通过在VSAT系统和宽带网系统之间，进行流媒体信息的重新转发调度。

由于VSAT系统传输特点，对于流媒体信息的传输质量的影响很大，能够传输稳定的、传输质量较高的、用户可接受的流媒体信息是本发明需要重点解决的问题。

本发明实施例主要采用了H.264图像编解码技术、码率控制技术、传输包长动态可调节的传输技术、流媒体服务器转发调度技术来解决流媒体信息传输质量的问题。

在数字视音频压缩技术中，目前多采用已形成工业标准的MPEG-1和MPEG-2技术。MPEG-1和MPEG-2技术有许多编解码芯片支持，被广泛用于VCD和DVD的压缩。但MPEG-1只能提供VCD级的图像质量，多用于VCD机，码流在1.5Mbps左右。MPEG-2主要用于广播级图像质量的传输和存储，被广播电视数字节目交换和DVD所采用。MPEG-1和MPEG-2虽然都可以用于宽带互联网上的视音频服务，而且也确有VOD系统采用MPEG-1或MPEG-2，但它们占用的带宽过大，并不真正适用于Internet上的数字视音频业务。MPEG-4的出现，解决了这一难题。MPEG-4标准在制定之初就充分考虑到了极低带宽传输的要求，采用不同于MPEG-1和MPEG-2的压缩方式和算法，只需700Kbps左右的码流即可给普通用户以接近DVD质量的观感，在码率350Kbps时，就可以提供接近VCD质量的视频图像。但是在MPEG-4发布的初期对于用于复杂网络上进行流媒体传输的应用考虑的还不是很完善，因而现在ITU又提出了更先进的H.264标准。它具有高压缩率、较强的抗误码特性、支持分级编码传输、网络亲和性好等特点，非常适合在这种复杂的网络环境下使用。显然是最适合宽带互联网流媒体增值业务的数字压缩技术。

本发明实施例位于VSAT小站的前端编码设备采用基于ARM+DSP+Linux的嵌入式系统方式实现了基于H.264图像编解码技术的实时视频流采集、压缩、传输功能。这些信息通过VSAT系统传输到流媒体服务器后经过转发，可以使用PC客户端和嵌入式解码设备通过Internet等宽带网络环境进行接收、解压缩、显示。

本发明实施例的目标是传输稳定的、传输质量较高的、用户可接受的流媒体信息。流媒体信息质量的主要指标是图像清晰度、图像连续性。VSAT系统典型应用的速率为76.8-153.6Kbps，而H.264编码技术要想达到比较好的图像质量(25F/S、CIF)，至少需要300Kbps左右的带宽，因此必须通过对图像清晰度、图像连续性进行适当的取舍和折中才能到图像质量较高的、用户可接受的效果。

本发明实施例采用帧率、质量动态可调节的码率控制技术来完成以上目标。系统可以根据实际情况，在系统运行初始阶段调解出一个比较均衡的清晰度-连续性最优参数。

用户也可以根据当前对图像清晰度、图像连续性的不同要求进行动态调节。

传输延迟大、网络抖动大是VSAT系统的特点。因此在网络传输时应尽量减少和避免类似于TCP协议那样需要返回确认信息的网络包，否则系统的传输效率将会很低。因此可以考虑尽量采用UDP方式进行传输。通过清晰度-连续性调节可以最大限度地保证系统可以传输质量较高的、用户可接受的流媒体信息。尽管VSAT系统和H.264编码技术都有抗误码的考虑，但是实践证明，流媒体信息传输中如果出现丢包现象时，仍然会极大的影响用户对其质量的评价。因此不论采用TCP还是UDP传输方式，都必须考虑适当的丢包重传机制。同时要考虑尽量减少重传的数据量。解决这一问题，本系统采取了增大滑动窗口、包长动态可调节等技术。通过增大滑动窗口减少因为网络延迟和抖动引起的不必要的重传，通过包长动态可调节减少重传的几率。尽管VSAT系统的带宽较低，但是位于Internet宽带网的客户端却拥有着丰富的带宽资源，对流媒体信息的多路同时访问也是基本需求之一。这就必须通过在VSAT系统和宽带网系统之间，进行流媒体信息的重新转发调度。流媒体服务器技术就是解决这一问题的最佳方案。流媒体服务器作为客户端代理保证任何一路流媒体信息在VSAT系统中仅有一个访问连接，而客户端则可以通过流媒体服务器的转发调度，进行多路同时访问。

另外，还可以通过流媒体服务器将VSAT系统和其它宽带网络系统中的流媒体信息集成应用，提供统一的流媒体信息访问服务。

本发明实施例基于普遍应用的VSAT系统的射频单元集成度高，发射功率低，组网灵活，搬运与安装方便的特点，以卫星通信方式，完成基于H.264图像编解码技术的实时视频流采集、压缩、传输；在系统运行初始阶段调解出一个比较均衡的清晰度一连续性最优参数；通过增大滑动窗口减少因为网络延迟和抖动引起的不必要的重传，通过包长动态可调节减少重传的几率；通过在VSAT系统和宽带网系统之间部署流媒体服务器，进行流媒体信息的重新转发调度，能够传输稳定的、传输质量较高的、用户可接受的流媒体信息。可在国防军事、石油勘探、医疗卫生、金融银行、新闻广播、交通运输等行业的异地通信、异地结算以及远程医疗和教学方面广泛应用。

Claims

1.一种基于VSAT的流媒体服务器系统，其特征是：连接前端流媒体编码设备的小站与卫星通信，与卫星通信的主站依次连接HPP、LAN SWH、路由器、2M专线/光纤网络、信息中心路由器、流媒体服务器并通过Interne连接客户端；位于VSAT小站的前端编码设备采用基于ARM+DSP+Linux的嵌入式系统方式，完成基于H.264图像编解码技术的实时视频流采集、压缩、传输；在系统运行初始阶段调解出一个比较均衡的清晰度-连续性最优参数；通过增大滑动窗口减少因为网络延迟和抖动引起的不必要的重传，通过包长动态可调节减少重传的几率；通过在VSAT系统和宽带网系统之间部署流媒体服务器，进行流媒体信息的重新转发调度。

2.根据权利要求1所述的基于VSAT的流媒体服务器系统，其特征是：根据当前对图像清晰度、图像连续性的不同要求进行动态调节。

3.根据权利要求1所述的基于VSAT的流媒体服务器系统，其特征是：通过流媒体服务器将VSAT系统和其它宽带网络系统中的流媒体信息集成应用，提供统一的流媒体信息访问服务。