摘  要：本文介绍了VOD系统主要部分和关键技术，并给出一个配置方案。

关键词: VOD;IDE硬盘;局域网

Design of VOD System Base on Campus LAN

Li Lingwen

(Xiang Fan No.38 Middle School,Hubei,441003)

Abstract: This article will introduce the main components and corresponding technology of VOD system, and give a configuration scheme.

Key words: VOD;IDE hard disk;LAN

1．引言

随着校校通工程全面推进和实施，基于网络的应用显得越来越重要，其中受人们广泛关注的项目是视频点播系统。现在市场上有较多这方面的产品，但大多数VOD系统都是针对较大型网络的解决方案，设计不仅复杂，而且系统总成本较高，有几十万甚至上百万之多，使之很难在投资不多的校园网建设中得到应用。本文在描述了VOD系统的几个关键技术指标之后，讨论了基于IP校园网VOD系统设计的几个重要方面，并给出一种低成本的校园网VOD系统配置方案。

2．校园网VOD系统中的关键技术指标

目前VOD系统都能支持多种视频音频数据格式，如DVD、VCD、DIVX/MPEG4、ASF、MP3等，每路MP3音频流占128kbps，每路VCD/MPEG-1视频流占1.5Mbps，每路DVD/MPEG-2视频流占3-8Mbps带宽，每片VCD需要1.2GB存储容量，每片DVD需要4.7GB存储容量，可见多媒体信息量非常大。此外VOD系统必须是一个实时系统，要求视频音频数据以实时数据流形式传输，声音图像都是对时延非常敏感的对象，流一旦开始传输，就必须以恒定的速率传送到桌面，否则会因流的中断而出现声音图像抖动停滞现象，从而影响VOD系统视听效果。因此，要支持数十、数百个并发用户的多种流格式点播请求，必须要认真考察网络带宽、I/O带宽、服务损失率等关键技术指标，才能确保所设计的VOD系统有效、经济、实用。

（1）网络带宽

校园网大多以TCP/IP方式组网，其网络带宽是指网络传输数据的吞吐量。VOD系统网络带宽是指桌面系统与服务器连接时通过网络传输多媒体数据的吞吐量，表现在客户端的VOD网络带宽为所点播音频视频流的带宽，表现在服务器端的VOD网络带宽为多用户并发点播音频视频流的带宽迭加。如10M网络最多只能满足6个用户同时点播VCD，100M网络最多只能满足50-60个用户同时点播VCD，这都是受服务器端的网络带宽瓶颈限制的结果。

（2）I/O带宽

I/O带宽是指服务器与I/O设备之间传输数据的吞吐量。由于VOD系统多媒体数据流经过网络汇聚在服务器端，因此VOD系统I/O带宽主要考察服务器与I/O设备之间的数据吞吐能力，一般是指服务器与大容量存储设备之间的带宽，设计时更多考虑的是IDE硬盘、SCSI硬盘、RAID系统、SAN系统等外设的接口数据传输带宽。

（3）服务损失率

从用户角度出发，我们考察VOD服务损失率指标[1]，是指当用户申请音视频服务时，他被拒绝的可能性有多大。设服务器支持N条并发流，用户接受服务的时间为T。在单位时间内有一个请求的概率为λ，则视频服务的拒绝率可表示为：ρ=1―N/（1+λ*T）。为降低服务损失率，我们可有针对性地通过提高网络带宽、I/O带宽来提高并发流数N；或通过架构多服务器集群来提高并发流数N和降低每服务器的用户服务时间T。这些都是要全局平衡考虑的问题，在使VOD系统整体性能价格比达到最优的同时，尽量降低VOD系统的服务损失率。

3．校园网VOD系统设计

校园网VOD系统设计应重点考虑网络结构、视频服务器及存储结构和软件系统等方面。

（1）网络结构

    校园网就技术来讲可有多种组网方式，但从性能价格比考虑，还是以星型结构的交换以太网为首选。在大中型校园网VOD系统中，网络设备选型，按层次结构划分，接入层可选10M/100M交换机；骨干层可选100M/1000M交换机；核心层可选GB级中心交换机，这样可支持的VOD并发点播数达几百到几千个。一般中小型校园网VOD系统中，接入层可选10M交换机或100M集线器；骨干层和核心层可选100M交换机，可支持VOD并发点播数为一百多个，在分步实施网络建设方案中，首期可选此方案，在后续网络升级建设中可实现平滑升级，有效保护首期设备投资。

  （2）视频服务器与存储结构

视频服务器是VOD系统中最关键的组成部分，主要负责视频资源的存储播放，并支持VCR操作，其工作能力极大低影响着VOD系统的服务能力和服务质量。由于专业VOD视频服务器的价位较高，阻碍了VOD系统在校园网中的推广应用。因此，设计出价位较低、性能较好VOD视频服务器，是校园网中成功建设VOD系统的关键。

存储结构是指VOD系统存储视频文件的物理或逻辑组织形式。在传统VOD系统中，存储系统大多采用由SCSI硬盘组成的大容量系统，也有采用更昂贵的RAID、SAN系统，这样的VOD系统存储成本占服务器相当大比重，一般在50%~75%以上。因此，寻找性能价格比较好的低价位存储体，是突破VOD视频服务器低价位的关键

根据摩尔定律，计算机产品的性能每18个月就要翻一翻。随着现代化大规模工业生产及IT行业的激烈竞争，近年来IDE硬盘的读盘速度越来越快、I/O带宽和容量也越来越大、容量价格比越来越好，因此选用IDE硬盘或IDE磁盘阵列替代SCSI硬盘RAID及SAN系统已成为可能。以同样7200rpm的IDE 、 SCSI，相同的容量及读取速度，价格相差4倍以上。SCSI卡/SCSI RAID均比IDE方案贵很多。配置960GB时SCSI方案将比IDE方案高出十几万的投资。

  （3）软件系统的组成

软件系统主要由两个子系统组成：(a)VOD点播系统，这部分是整个系统的核心，它包括客户端和服务器两部分。客户端负责提供视频文件的分类查询和全文检索功能，提供VCR播放控制功能，支持DVD、VCD、DAT、MPG、AVI、MPEG-4/DivX、MPEG-4/2AC3等多种视频文件格式的播放，支持MP3、MP2、MPA、WAV、AIF等多种音频格式的播放。服务器端负责管理调度控制视频系统资源，及时响应用户请求，并产生音视频流。当用户申请的并发流数超过服务器硬件承受能力时，服务器端软件能支持多服务器集群结构，支持数十个以上的视频服务器协同工作，具有集群服务器间播放压力自动平衡的功能，支持服务器集群的并发用户数的线性增长。(b)管理系统，提供按访问权限和优先级别进行用户管理的功能，并保证重要用户得到优于其他用户的服务，限制未经授权的用户对系统资源的访问。支持按字节流量、按点播时长、按时间段及按片计费。提供最低费用、封顶费用、优惠费用、折扣等不同组合的优惠处理，并具有计费汇总功能。提供基于目录结构的数据导入、数据目录动态更新及自动发布功能，管理操作界面要方便系统管理员的操作。

4．VOD系统配置方案实例

VOD系统硬件配置的总原则：根据建设单位需求推算出可接受的VOD服务损失率，以确定VOD系统并发流数；由VOD系统并发流数及多媒体流格式来确定核心层（视频服务器）网络带宽，再由核心层（视频服务器）网络带宽确定PCI总线的带宽，最后由PCI总线的带宽确定I/O系统带宽。其存储系统容量可据实配置。

中小型校园网VOD系统服务器硬件的建议配置：Intel架构部门级服务器芯片组；133Mhz FSB；P III 1GHzx2, 512MB/768MB/1GB PC-133 RAM（根据服务用户数）；1个1000M 网卡； 1个Promise SuperTrack 100卡； 8-12个大容量ATA-100 IDE硬盘。当点播用户需求增加时，可采用服务器集群方式进行线性扩充。

中小型校园网VOD系统网络设备的建议配置：核心层可选3Com Switch 4007 交换机；接入层和骨干层可选SuperStack 3 3300交换机。

5．结束语

本文基于校园网VOD系统的设计分析，同样适用于智能宽带小区、宾馆酒店、机关企业等用户对视频点播系统的设计分析。

参考文献：

[1] 彭宇行，陈福接. 分布式VOD系统的视频数据存储, 计算机学报,2000 Vol.23 No.6 P.671-673

[2] 钱程，杨宏，谌明. 未来VOD系统的发展方向及技术方案, 计算机工程, 2001 Vol.27 No.11 P.1-3

[3] 林坤辉. 一种VOD系统视频服务器的设计与实现, 计算机工程, 2001 Vol.27 No.7 P.134-136

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