局域网内组播的技术实现

原文出处：直播社区

应用场景：

1.       具有大量终端用户的局域网或城域网IPTV应用；

2.       大型商场中的多媒体信息发布应用；

3.       大型企事业单位内部的网络电视与活动直播应用；

4.       广电网络中的DVB互联网电视应用；

5.       大型高校面向上万师生的多媒体教学应用；

6.       大型酒店的网络电视应用；

在以上这些应用场景中，我们往往需要在局域网内发布组播节目，这样做的好处如下：

1.       节省骨干网带宽资源

Internet上产生的许多新的应用，特别是高带宽的多媒体应用，带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。组播可以极大地节省网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。所以说组播技术的核心就是针对如何节约网络资源的前提下保证服务质量。

2.       降低服务器端的压力

组播的技术实现，是通过各级交换机进行端口间数据复制，终端用户并不需要访问服务器端，因此即使面向海量终端用户，服务器端也只面向网络输出一份数据流。

3.       避免广播风暴

组播技术不同于广播技术，它能够实现将数据有选择性地复制给需要的主机，而不是发送给所有主机，这样可以避免广播风暴的发生。

下面，我来结合自己多年的经验，介绍一下如何实现这种局域网组播应用。

首先，我们要准备好组播发布工具。

从节省成本考虑，我建议大家采用“主机+软件”的方式来实现。

主机：可以选用高配置的通用PC机或者中低端服务器；

软件：这是最核心的部分，主要的功能实现都是靠软件来完成的。当前最专业、最好用的软件主要有如下两款：

1)直播大师（Live Master）

这款软件是由北京顺景科技有限公司开发的一款专业直播软件，它能够支持当前最主流的H.264和H.265高效视频编码，这样能够在直播时最大程度减少对带宽资源的占用。用它做1080P的高清直播，采用H.264编码技术只需占用3~4Mb/s带宽；采用H.265编码技术只需占用1.5~2Mb/s带宽。

它具备对同一路信号源进行多格式并行编码处理能力。

它既支持IPv4网络协议，又支持IPv6网络协议。

它支持对编码的多个节目流同时进行组播输出。

它支持DVB广播系统中的CSA通用加扰算法，可用于对组播节目加密。

除了强大的UDP组播发布功能外，它还具有强大的字幕插播、台标插播功能，字幕插播功能经常被用于实时的文字翻译或者滚动字幕广告，台标插播 功能可用于对节目版权进行加密或者品牌形象宣传。

由以上特性可以看出，这款软件是目前该领域内功能最为强大的视频直播专用工具。并且由于该软件采用C++语言编写而成，具有极强的稳定性，并且对硬件资源占用极低。

2）  FFMPEG

Ffmpeg是一款功能强大的命令行视频处理工具，它也能给实现基本的组播发布功能，但是由于它是一款命令行工具软件，语法及其晦涩难懂，适合开发人员研究使用，普通用户很难掌握。

这是ffmpeg的命令行界面

这是ffmpeg发布UDP组播的命令行脚本

对于更复杂功能的命令行实现，我目前还没有研究明白，有感兴趣的可以去查看官方的英文手册。

其次，组播节目的接收回放。

前面我们通过LiveMaster（直播大师）或者FFMPEG将节目以组播方式发布以后，在用户收看端需要将节目接收下来并且回放。

根据不同的应用场景，节目接收方式主要有两种：

第一种：通过电脑主机来接收和回放

这种方式适合个人用户收看的场合。

所需的软硬件：

硬件设备：PC机一台

软件系统：VLC视频播放器

操作方式：在电脑上安装好VLC视频播放器，然后依次点击“媒体”->“打开网络串流”功能菜单。

在弹出的窗口中输入组播节目的播放地址，如下图：

点击“播放”，这样就能将组播节目解码和播放出来了。

第二种：通过大屏幕或者电视墙来显示画面

这种方式适合商场、酒店、会议室、大型公共场所等具有大型显示设备的场合。

所需的设备：

在这种场景下，使用电脑终端显然极不方便（操作复杂，稳定性差，成本高），因此，这就需要一台性价比高、稳定性强的组播专用接收设备来实现。北京顺景科技为此开发了一款支持4K视频解码服务器，由于这款设备采用嵌入式低功耗设计，整机的运行功率只有6W，因此稳定性非常强，带有HDMI 2.0接口，可以输出高达4096 x 2160分辨率的4K视频。该设备的连接示意图如下：