[发明专利]一种面向3G网络的移动流媒体教学平台设计的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动教学平台设计方法，尤其涉及一种面向3G网络的移动流媒体教学平台设计的方法。

背景技术

现代生活节奏不断加快，生存压力不断增大，中学生面临升学难题，大学生面临就业压力，在职人员面临生存和升职压力，因此在日常的生活和工作中不断学习新的知识和技能成为人们的迫切需求，在这个3G技术即将带动移动流媒体大发展的背景下，本发明重点设计了基于3G网络的大并发实时直播教学系统和基于3G网络的大并发课件点播系统，帮助人们能更好更快更全面的接触到更多的新知识并且科研随时随地进行学习，推动全民知识水平发展进程。

发明内容

1.使用 MBMS 多播与单播结合的技术解决信道短缺问题，由于系统要求支持上万的 3G 移动学习用户并发数，考虑到视频观看往往具有地域性，即同一个基站下可能存在大量移动学习用户收看同一个教学直播节目，当某一基站下收看节目的移动学习用户数很多时，如果仅仅使用单播（Uni-cast,点对点）技术，将使运营商不得不为每个收看节目的用户分配一个动态的、不产生相互干涉的信道来进行传输，有限的带宽无法支撑大规模用户的Unicast，因此我们考虑采用多播技术(Multicast)来解决这一问题，即使用相同的信道向多用户同时提供服务，使系统支持大并发量的3G移动学习用户请求，并同时保证较高的服务质量QoS。

树网结合的覆盖网内容分发技术，为减轻在大并发情况下，移动学习流媒体中心服务器组的负载，我们在网络边缘节点设置代理流媒体服务器（Surrogate Server），用以分发媒体内容，减轻中央服务器压力，边缘服务器的安放基于树形的拓扑结构（Tree Structured），即一种自上而下的多级星级结构，其传输路径有多条，但不形成闭合回路，由叶子节点最终为用户提供服务，而上层节点则为下层提供内容。为避免普通树形结构容易引起单点失效的缺点，我们在树形结构的基础上添加了网状Mesh拓扑结构。在节点的父节点失效的情况下，允许该节点向其他节点或上一层的节点请求媒体内容。这样既保证了网络结构的简洁性，又不局限于树形结构的自身缺点，保证了网络的高可用性。

码率自适应技术，对于3G移动学习用户，在同一地点的不同时间或在同一时间的不同地点所能使用的网络带宽都会不同，并且，由于移动学习设备的多样性，用户对于教学视频的分辨率有着不同的要求，因此统一带宽速率的内容显然无法满足移动学习用户的播放需求，我们设计的支撑系统具备码率自适应技术，根据用户的不同需要，自动提供相应码率的视频内容。

CDN 缓存技术，由于点播系统的媒体服务器存储空间有限，不可能将所有课件内容都放到代理服务器上，需要选择一部分热门资源以满足大部分用户的需求，传统的CDN内容分发方式是将整部热门视频放在代理媒体服务器中，而我们提出基于视频段的代理缓存技术(Segment-based Proxy Caching)，将视频按类型与热度等指标的不同切割为若干个分片Seg-ment，有选择地将热门的分片放在代理服务器中，而不是整部视频，系统将视频分为前缀(Prefix)，中缀(Infix)，后缀(Suffix)，3 种分片， 一部序号为i的视频，其三个分片的播放时间长度分别为 ui,vi,si，视频总播放时间 Li=ui+vi+si， 视频文件的分片大小将由具体算法动态确定。

基于用户行为感知的智能内容分发技术，该系统采用智能内容分发技术，将根据移动学习用户不同行为决定代理服务器的预取 (Prefetch-ing) 内容。如用户持续观看某一视频课件，而没有产生频繁的交互操作，例如暂停、播放或快进等操作，那么该用户有很大可能会继续收看这一视频课件。如果此时该视频课件没有被缓存在代理服务器中，则将用户没有播放到的该视频的后半部分内容预取到代理服务器中，以减少移动终端的延时。

移动用户透明切换技术，由于移动流媒体课件点播的特性，即用户的移动性这一点，移动学习用户在越区切换（Handoff）时，需要保存当前的会话（Session）信息，以保证点播课件视频的播放是连续的，系统规定，在用户切换基站时，并且为这两个基站服务的代理流媒体服务器不相同时，终端自动上传 SMIL（Synchronized Multi-media Integration Language，同步多媒体集成语言）文件，告知服务器播放视频的种类以及位置信息等，从而实现移动终端的透明切换。