多媒体数据经过压缩、存储、检索和网络传输到达用户终端，用户终端完成节目的解压缩和同步回放。VOD的物理结构如图94所示，前端包括服务器、前端设备；骨干网用来连接多个前端，使网络从局域网转为广域网；接入网则连接用户和前端；而终端则把服务器发送来的压缩信号恢复为可供播放的视音频信号、完成人机的交互控制等。
9.3.3VOD系统的关键技术
VOD系统的关键技术包括以下几项。
1）视频服务器的节目组织
视频服务器需要一个分布式暂存器管理算法，以确定哪些视频节目应存储于视频服务器中，该算法也决定是否将一个受欢迎的节目复制到其他视频服务器中。
2）视频服务器的选择
VOD系统必须确定将用户选中的节目加载到哪个视频服务器上。同时，还要选择一个节目源，即对一个档案服务器或视频服务器播放视频节目的负荷、节目源的负荷以及影响系统运行特性的决策规则等进行选择。
3）I/O队列的管理
系统管理第三类存储设备的I/O排队问题，因为用户可能要求在未来某个预定时间播放某个视频节目，例如，教师可能要求在某个时间播放预先录制好的某次讲演等。
4）其他管理业务
系统提供的其他管理业务包括版权保护、版权付费、节目加载及建立索引，以及系统性能参数的动态管理等。
9.3.4视频服务器
视频服务器是VOD前端系统的核心部件。视频服务器存储着大量的音、视频信息，同时还要支持多用户的并发访问。其工作性能会直接影响到视频服务的质量。
1．视频服务器结构
针对不同的应用规模和需求，视频服务器有不同的体系结构。在多媒体教室这样小型的VOD系统中，视频服务器可以是一台计算机；在中高档酒店，视频服务器可能是十几台计算机组成的网络；而在城域网结构中的视频服务器则是一个更为庞大的计算机网络。典型的视频服务器有如下几种。
1）基于计算机和工作站的视频服务器
这类服务器采用PC系列通用计算机作为主机，以硬盘为主要存储介质，面向小型网络用户，其性能一般可支持50个MPEGl视频点播的要求。由于服务用户数目和服务质量有限，点播电视系统要解决的核心问题是网络传输和管理问题，视频服务器则需解决视频数据的存储和I/O的吞吐效率问题。
为了解决网络问题，在硬件上可以使用高速网络体系，典型的如ATM网络；在软件上，主要是设计和实现支持流式数据传输的协议和协议族，IETF（InternetEngineeringTaskForce）针对这一需求提出了IVv6、RTP（RealtimeTransportProtoco1）、RSVP（ReSerVationProtoco1）等协议。但是，这些协议的实现目前尚未完成。
2）基于高级工作站的服务器
基于高级工作站是大型计算机公司的典型设计思路。计算机硬件技术的高速发展使新型微处理器的能力已经达到或超过典型的小型机，而且随着军用市场的萎缩，生产大型计算机的厂商要为其大中型计算机寻找新的市场。因此，视频服务器就成为理所当然的新的应用。这种类型的服务器往往是继承原有技术，在高性能计算机的基础上增加支持视频数据访问的有关硬件，再将系统进行一定的优化，以达到一般视频服务器的功能。基于高级工作站的视频服务器，其设计思路非常简单，它充分利用已有的计算机结构，以及高性能计算机的硬件性能。这种体系结构是大型计算机生产厂商在视频服务器发展过程中进行的探索和试验。基于高级工作站的视频服务器的服务能力可以支持中等规模或小型网络的需求，其缺点是价格昂贵。SGI、DEC等公司均生产这种服务器。
3）基于专用硬件平台的服务器
从功能上看，基于专用硬件平台的服务器和基于高级工作站的服务器是相似的。它们在体系结构上存在差异是因为其设计生产厂商的生产基础不同。计算机系统厂商的设计方案继承了原有的计算机体系结构，硬件厂商则偏向于从硬件单元解决问题。在视频服务器的发展初期，实现视频点播的核心问题是存储及I/O问题，而硬件厂商将大容量存储设备和高速I/O设备结合在一起，就形成了基于专用硬件平台的服务器。
典型的例子是FVC公司的VCache。从体系结构上来说，VCache根本就不是普通意义上的计算机，而是一个独立结构的硬件单元；从功能上讲，VCache除了用作视频服务器外，不能做其他的计算机工作。HP的MediaStream所采用的组合硬件结构也是出于这种考虑，它的磁盘存储器就很类似于VCache。
基于专用硬件平台的大型服务器一般面向有线电视领域，服务于较大范围内的用户。这种类型的服务器一般价格较高，性能也很优异，但是，其对硬件的依赖性很大，应用上也往往是某个完整点播方案中的组成部分，专用性很强。VideoActive公司的视频服务器ADS（AllDemandServer），其核心是数字视频引擎。数字视频引擎内的RISC处理器管理一组SCSI硬盘，连接一个高速的视频输送接口。这样的一个数字视频引擎就是一个单独的视频处理器单元。而主机的作用仅仅是作为这个视频服务器单元阵列的管理计算机。由于阵列具有可扩充性，因此，ADS的服务能力是很强的。
基于高级工作站和专用硬件平台的视频服务器是面向高端用户的。随着技术的不断提高，以这样的服务器作为今后城域级视频服务点播网络的节点是必然趋势。但目前在面向小规模网络需求的市场中，由于价格和通用性问题，这样的服务器并没有很大优势。
4）分布式层次结构服务器
分布式系统的设计思想是将视频服务器的功能分布到网络中去。这样，对于在单机型的视频服务器设计中可能出现的瓶颈，如I/O的负载和存储能力问题，就可以分布到整个网络中进行解决。即使使用低端计算机作为服务器网络的节点，也能达到很高的服务水平，并为小型甚至中型网络提供服务，而且价格也很有竞争力。
采用分布式视频服务器结构时，每个视频文件服务器的性能要求不是很高，因此，可以将大量廉价的服务器结合起来，通过合理的控制与调度，以达到一个高性能服务器的功能。所以，分布式视频服务器具有良好的性能价格比，而且很容易进行扩展。我们以低端计算机作为视频文件服务器，考察典型的分布式视频服务器的服务能力。每个单独的节点可以支持50个MPEG1的视频流，而网络系统中采用10个节点作为视频文件服务器，这样网络中能支持的用户数目也可以达到500个节点，这已经是中等规模的网络了。同时，这个系统的服务器节点并非专用设备，所以，还可以附加开发其他的应用功能，例如作为Internet的网关服务器等。
单纯的分布式服务器也有它的缺点。由于视频文件服务器和档案服务器都在同一网络系统中，在服务用户增加的情况下，最先成为瓶颈的将是网络的处理能力。以千兆以太网为例，整个网段最大的数据传输率为1000Mbps，这仅仅能满足将近700路MPEG1的视频流，而这个估算没有考虑从档案服务器传输到视频文件服务器上的网络传输消耗和其他传输消耗。因此，单纯的分布式视频服务器系统不利于扩展到大型的网络中去。解决这个问题的办法是根据网络的具体分布状况，将档案服务器和视频文件服务器放置在不同的网段中，建立一种有层次结构的网络体系。一种建立在分布式基础上的层次结构设计如图95所示。
图95分布式服务器直接服务用户的视频文件服务器是层次结构的最底层，每个视频文件服务器可服务一个网段内的所有用户。同时，视频文件服务器还连接到与档案服务器相连的骨干网段上。每个视频服务器内的用户形成一个用户组，不同的用户组之间没有直接相连的通路。也就是说，每个用户组独享一个网段的全部网络资源。由于一个网段内的用户数目也是有限的，这样就保障了网络资源不会出现瓶颈现象。视频文件服务器中存储了一定的节目，因受存储能力的限制，可以根据统计结果存储热门节目，也可以根据用户的预约存储预约节目。档案服务器居于系统层次的高层，它是更大的数据存储库，可根据视频文件服务器的需求向视频文件服务器传输节目，并不直接连接用户。
2．视频服务器的功能
1）大容量视频存储
典型的视频存储器的存储空间应大于20GB，可存储20部90分钟的影片，采用多重单元互连可提供几倍于20部影片的容量。
2）节目检索和服务
服务器接收所有用户的全部信号以便对服务器进行控制，其控制处理能力要根据应用的不同进行设计，交互较少的影片点播只需较少的控制处理能力；而对交互式较多的交互式学习、交互式购物及交互式视频游戏，就需要高性能的计算平台。
3）快速的传送通道
服务器有一个高速、宽带的下行通道与编码路由器相连，把服务数据（视频、音频及嵌入控制信号的数据）传送给各个用户。通过总线每秒可传送1GB数据。同时，服务器还接收来自用户请求计算机的各种反向通路信号，每个用户要求的带宽较低（16Kb／s），当然数据量和速率也取决于用户的多少，将服务器中的资料分布到适当的存储设备、存储器或物理介质上，以扩大观众数量，获取最大收益。提供扩展冗余，当某些部件发生故障时，不必使网络停机，就能够使服务器恢复正常运行状态。
4）可靠流传输
视频服务器必须能够存储供不同用户选择的大量节目资源，能够支持上千个用户，并能在任何时候同时向所有用户设备提供服务。视频服务器支持的观众交互性程度受到磁盘寻址时间和节目决定可能性的影响。在一般情况下，磁盘寻址时间应控制在10ms以内。此外，为了实现任意程度的可靠性，应设计出能满足系统目标所需数量的冗余。尽量采用模块化结构是扩大配置范围、提高系统可靠性、降低生产成本、提高投资效益的有效方法。
3．视频服务器的服务策略
VOD系统采用“推”和“拉”的模式为用户提供相关服务，即服务器端的“推”模式和客户端的“拉”模式。
当客户端向服务器端发出视频请求时，服务器进行响应；然后服务器以一定的速率向客户发送数据，客户接收数据并缓存起来。视频服务器会一直发送数据直到客户发送停止发送请求为止；客户端的“拉”模式是在请求响应模式下，客户周期性地发送请求给服务器，服务器接受请求并从存储器中检索出数据发送给客户。两种模式如图96所示。
IP电话系统是目前广泛应用的一种语音通信形式，是一种主要的多媒体通信应用系统。语音质量是衡量音视频会议系统性能的一个主要指标。语音的编解码以及语音与图像的“唇音”同步传输是视频会议系统中的关键技术之一。由IP电话、PSTN网固定电话以及移动手机等音频（或以音频功能为主的）终端所组成的音频会议系统构成了视频会议系统的一个子集。
9.4.1IP电话概述
IP电话，简称VoIP（VoiceoverInternetProtocol），是在整个语音通信进程中，部分或全程采用分组交换技术，通过IP网络来传送话音的实时语音通信系统。IP电话的本质特征是采用语音分组交换技术。
IP电话技术是建立在IP上的分组化、数字化的传输技术，其基本原理是：把普通电话的模拟语音信号转变为数字信号，通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按IP协议及相关的其他协议进行打包，通过IP网络把数据包传输到目的接收端，经过拆包、解码及解压缩处理后，恢复成原来的模拟语音信号。经过IP电话系统的转换及压缩处理，每路电话占用8～11kbps的带宽，这样传统电信网上一路普通电话所使用的64kbps传输带宽约可承载四路IP电话。
IP电话最大的特点就是比人们所熟悉的普通电话收费便宜，其主要特点如下。
1）网络资源利用率提高
IP电话采用了分组语音交换技术，数据包排队传输产生的时延较小，基本满足话音通信的要求；路由共享，传输线路动态统计时分复用，资源利用率高；为不同传输速率、不同编码方式、不同同步方式、不同通信规程的用户之间提供了语音通信环境；采用高效语音压缩技术，可使网络资源的利用率更高，从而降低运营成本。
2）经济性好
IP电话费率较低，普通用户打IP长途电话可以节省长途话费支出；企业用IP网络完成所有话音／传真的传送，能极大地降低企业内部跨地域、跨国界的电话／传真成本。同时分组交换设备要比传统的PSTN交换机便宜，其运营和维护费用也少，也有利于新业务的推出。
3）自愈性高
采用分组技术，可以降低传输误码率；从源端到目的端存在多个路由，网络中某一节点发生问题时，分组可以自动选择其他路由，从而保证通信不会中断。
4）语音服务质量较难保证
IP协议提供的是面向无连接的服务，协议本身并不适合对实时性要求较高的语音通信系统。在目前的网络环境下，要提高IP电话的语音服务质量，尚有一定的难度。
9.4.2IP电话系统的结构
IP电话系统由多个网络组件构成，主要包括终端（Terminal）、网关（Gateway）、网守（Gatekeeper）、多点控制单元（MCU）、网管服务器和计费服务器等。我国典型的IP电话系统结构如图97所示。
图97IP电话系统组成图
1．终端
终端设备是面向用户提供语音输入／输出的设备，包括普通终端和IP终端两大类。普通终端只有模拟语音信号处理功能，如传统的电话机，在IP语音通信中只进行模拟语音信号的收发传输。而IP终端不仅具有模拟语音信号处理能力，而且具有IP网络语音数据包的收发转换和处理能力。
IP电话终端设备最基本的功能是实现语音通信，此类终端设备种类很多，如专用IP电话机、ISDN终端、多媒体PC、IP电话语音卡、IP语音会议终端等，同时IP电话也可以具有可视功能，如IP可视电话、视频多媒体会议终端等。
