一种嵌入式远程教学实验系统的视频传输方法技术方案

一种嵌入式远程教学实验系统的视频传输方法，包括：1.搭建DASH直播服务器集群；2.搭建DASH点播服务器集群；3.视频的准备，将已经录制好的视频文件进行转码和切片操作；4.搭建反向代理服务器；5.搭建Node.js的运行环境用于运行信令服务器代码；6.搭建一个协议转换的Web服务器和Sip服务器实现客户端与嵌入式设备之间的远程通信；7.客户端通过DASH传输协议播放点播和直播的视频；8.通过Node.js运行环境搭建用于建立WebRTC通信的信令服务器和Web服务器用于实现WebRTC通信的信令交互功能和视频播放页面的访问，最终实现两个用户通过浏览器实现实时远程共享桌面的功能，从而实现学生共享桌面内容到教师浏览器页面，通过语音通话实现教师在线解答问题的功能。话实现教师在线解答问题的功能。话实现教师在线解答问题的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式远程教学实验系统的视频传输方法


[0001]本专利技术涉及一种嵌入式远程教学实验系统的视频传输方法，属于视频传输领域。

技术介绍

[0002]随着时代发展，物联网技术，多媒体传输都已经融入到了生活当中，远程教学试验系统也开始成为一种新型的教学方式逐渐融入到目前的教学模式下，成为目前教学方式下的一种补充方式。对于嵌入式远程教学实验系统的学习而言，如果只完成设备和用户之间的字符数据远程交互功能是远远不够的，因为在操作过程中，学生无法观察到实验设备的真实状态，并且无法及时的向教师反馈问题，这将会降低嵌入式远程实验的教学效率。
[0003]目前高校嵌入式课程教师远程教学大都采用多种第三方视频会议软件的方式进行授课，这种方式存在许多弊端，如授课结束后的实验环节无法实时观察学生的操作情况，并且不同的老师使用不同的视频会议软件增加学生的学习成本。并且学生在操作过程中遇到问题无法通过简明扼要的方式实现和教师进行沟通增加学习的困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术要克服现有的嵌入式远程教学实验系统存在的上述问题，提供了一种嵌入式远程教学实验系统的视频传输方法。
[0005]本专利技术针对嵌入式远程教学实验系统提出以一种视频传输方法，通过这个方法可以实现教师授课，学生问答、嵌入式设备运行状态观察的功能一体化。这个方法可以通过浏览器的方式实现具体功能，无需下载第三方软件，并且环境搭建简便，维护成本很低。
[0006]本专利技术包括直播、点播、远程共享桌面三个方面。
[0007]本专利技术的一种嵌入式远程教学实验系统的视频传输方法，包括以下步骤：
[0008](1)搭建嵌入式是远程教学实验系统的视频传输服务器(可根据用户规模设置服务器数量)，服务器包含如下功能：直播流传输、点播流传输、以及WebRTC通信及音视频数据流传输以及内容转发功能。
[0009](2)直播数据源发送数据直播视频流数据到视频传输服务器中。将点播视频数据存放进视频传输服务器当中。
[0010](3)视频传输服务器将视频数据进行切片操作，生成MPD文件和对应的视频切片数据保存在服务器中。
[0011](4)用户通过浏览器或者客户端软件向内容分发服务器发送播放视频请求。
[0012](5)内容分发服务器通过负载均衡算法将请求转发到视频传输服务器。
[0013](6)视频传输服务器将MPD文件发送到内容分发服务器，接着返回到客户端或浏览器。
[0014](7)客户端或浏览器解析MPD文件，根据MPD文件提供的视频切片信息向视频传输服务器发送获取视频切片数据请求。
[0015](8)视频切片数据请求通过内容分发服务器发送到视频传输服务器，视频传输服
务器将数据返回到客户端或浏览器。
[0016](9)客户端或浏览器将视频切片数据保存到缓存中，当播放缓存达到预定义的播放阈值时开始播放。
[0017](10)客户端或浏览器播放视频，在播放的同时客户端或浏览器向视频传输服务器发出获取新视频切片数据请求，获取新的视频切片数据。
[0018](11)重复步骤(10)，直至客户端发生停止操作或者视频点播内容播放结束。
[0019](12)当用户需要和教师实时视频交互时，学生通过浏览器向教师发起WebRTC通信请求。如果不发起WebRTC通信请求跳转至步骤(24)。
[0020](13)通信双方通过访问Node.js搭建的Web服务器获取用于共享桌面的通信的静态页面，该页面内含一个<video>标签用于显示浏览器采集到的视频数据(桌面数据，或者摄像头采集的视频数据)。
[0021](14)学生在浏览器页面点击通信发起WebRTC通信请求，浏览器获取本地sdp信息并且会向STUN/TURN服务器发送消息获取可用的ice candidates协商信息，接着发送WebRTC通信请求。
[0022](15)WebRTC通信请求发送到视频传输服务器中的信令服务器进行通信双方的信息交互。
[0023](16)教师端浏览器收到信令服务器发送的通信请求将会获取本地sdp信息并且会向STUN/TURN服务器发送消息获取可用的ice candidates协商信息，接着通过信令服务器发送到学生浏览器端。
[0024](17)信令服务器交换通信双方的sdp信息以及ice candidates协商信息(包括可以使用的网络环境状态等信息)。
[0025](18)通信双方交换完信息后根据协商结果，如果是双方网络环境良好能够建立P2P通信则使用P2P通信，如果网络环境糟糕无法建立P2P通信。则视频数据通过TURN服务器进行数据转发。
[0026](19)协商完成后浏览器(教师端)页面的<video>标签显示从电脑的摄像头采集的视频数据，同时对视频数据进行H.264编码操作，接着通过RTP方式将视频数据发送到学生浏览器或者TURN服务器上进行转发操作(由协商后P2P通信方式还是TURN转发通信方式决定)。
[0027](20)浏览器(学生端)获取电脑桌面数据，将本地桌面的视频数据先进行H.264编码操作，接着通过RTP方式将视频数据发送到教师浏览器或者TURN服务器上进行转发操作(由协商后P2P通信方式还是TURN转发通信方式决定)。
[0028](21)双发浏览器接收到视频数据后会页面上创建一个新的<video>标签用于解码并显示另一方发送来的视频数据。教师端浏览器收到学生发送的桌面视频即可远程共享学生的桌面信息，从而得知学生进度以及遇到的困难。学生端浏览器收到教师端视频可以与教师实时交流解答问题。
[0029](22)通信双方持续进行音视频数据交互。
[0030](23)当通信双方中一方关闭浏览器界面或点击结束通信按键，结束通信，否则返回步骤(22)。
[0031](24)结束。
[0032]上述方法步骤(1)中视频传输服务器具体包括：
[0033](1)视频传输服务器是不同功能的服务器的总称，其由DASH直播服务器、DASH点播服务器、反向代理服务器(也可称为内容分发服务器)、Sip服务器、Web服务器(和嵌入式实验箱通信的Web服务器)、STUN服务器、TURN服务器、Node.js搭建的信令服务器及Web服务器(存放网页播放器静态资源用于实现WebRTC通信)共同组成。
[0034]上述方法步骤(2)中关于直播数据源发送数据及将点播视频数据存入视频传输服务器操作具体包括：
[0035](1)直播数据源指教师通过直播软件如(OBS)进行直播授课，将采集到的视频数据经过编码后通过RTMP方式经过内容分发服务器发送到视频传输服务器中的DASH直播服务器。
[0036](2)直播数据源指嵌入式实验箱采集到的实验设备现场视频数据，经过编码后通过RTMP方式经过内容分发服务器发送到DASH直播服务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式远程教学实验系统的视频传输方法，包括以下步骤：(1)搭建嵌入式是远程教学实验系统的视频传输服务器(可根据用户规模设置服务器数量)，服务器包含如下功能：直播流传输、点播流传输、以及WebRTC通信及音视频数据流传输以及内容转发功能；(2)直播数据源发送数据直播视频流数据到视频传输服务器中；将点播视频数据存放进视频传输服务器当中；(3)视频传输服务器将视频数据进行切片操作，生成MPD文件和对应的视频切片数据保存在服务器中；(4)用户通过浏览器或者客户端软件向内容分发服务器发送播放视频请求；(5)内容分发服务器通过负载均衡算法将请求转发到视频传输服务器；(6)视频传输服务器将MPD文件发送到内容分发服务器，接着返回到客户端或浏览器；(7)客户端或浏览器解析MPD文件，根据MPD文件提供的视频切片信息向视频传输服务器发送获取视频切片数据请求；(8)视频切片数据请求通过内容分发服务器发送到视频传输服务器，视频传输服务器将数据返回到客户端或浏览器；(9)客户端或浏览器将视频切片数据保存到缓存中，当播放缓存达到预定义的播放阈值时开始播放；(10)客户端或浏览器播放视频，在播放的同时客户端或浏览器向视频传输服务器发出获取新视频切片数据请求，获取新的视频切片数据；(11)重复步骤(10)，直至客户端发生停止操作或者视频点播内容播放结束；(12)当用户需要和教师实时视频交互时，学生通过浏览器向教师发起WebRTC通信请求；如果不发起WebRTC通信请求跳转至步骤(24)；(13)通信双方通过访问Node.js搭建的Web服务器获取用于共享桌面的通信的静态页面，该页面内含一个<video>标签用于显示浏览器采集到的视频数据(桌面数据，或者摄像头采集的视频数据)；(14)学生在浏览器页面点击通信发起WebRTC通信请求，浏览器获取本地sdp信息并且会向STUN/TURN服务器发送消息获取可用的ice candidates协商信息，接着发送WebRTC通信请求；(15)WebRTC通信请求发送到视频传输服务器中的信令服务器进行通信双方的信息交互；(16)教师端浏览器收到信令服务器发送的通信请求将会获取本地sdp信息并且会向STUN/TURN服务器发送消息获取可用的icecandidates协商信息，接着通过信令服务器发送到学生浏览器端；(17)信令服务器交换通信双方的sdp信息以及ice candidates协商信息(包括可以使用的网络环境状态等信息)；(18)通信双方交换完信息后根据协商结果，如果是双方网络环境良好能够建立P2P通信则使用P2P通信，如果网络环境糟糕无法建立P2P通信；则视频数据通过TURN服务器进行数据转发；(19)协商完成后浏览器(教师端)页面的<video>标签显示从电脑的摄像头采集的视频
数据，同时对视频数据进行H.264编码操作，接着通过RTP方式将视频数据发送到学生浏览器或者TURN服务器上进行转发操作(由协商后P2P通信方式还是TURN转发通信方式决定)；(20)浏览器(学生端)获取电脑桌面数据，将本地桌面的视频数据先进行H.264编码操作，接着通过RTP方式将视频数据发送到教师浏览器或者TURN服务器上进行转发操作(由协商后P2P通信方式还是TURN转发通信方式决定)；(21)双发浏览器接收到视频数据后会页面上创建一个新的<vi...

【专利技术属性】
技术研发人员：林梦嫚，包秀钦，孟利民，应颂翔，蒋维，
申请(专利权)人：杭州梦视网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：