基于混合模式的流媒体网络教学系统的设计与实现

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1、万方数据第ll卷第6期2009年11月石家庄学院学报JournalofShijiazhuangUniversityV01．11．No．6Nov．2009基于混合模式的流媒体网络教学系统的设计与实现宋宏伟，吴爱燕(石家庄学院计算机系，河北石家庄050035)摘要：提出了一种基于混合模式的流媒体网络教学系统的设计方案．该方案将C／S模式和P2P模式相结合．有效避免了网络多用户状态的瓶颈问题，利用了H。264图像压缩算法和G．729的音频压缩技术．保障了媒体数据的高质量传输与还原，采用RTP／RTCP协议，解决了视音频数据连续性差、同步性低和数据丢

2、包率高等关键问题．经实验证明该方案满足目前高校网络教学的要求．关键宇：流媒体：P2P模式：图像压缩技术：RTP脚CP协议中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1673—1972(2009)06一0118—03网络教学是传统教学的一种延伸，与传统教学相辅相成，可以有效地提高传统教学效率．然而，目前网络教学多数是基于C／S模式的，只能用于校园网局域范围内，并且需要限制访问人数，访问人数一旦达到一定的数目，就会出现网络瓶颈问题，视频断续、不流畅，视频与音频不匹配，甚至服务器宕机，从而严重影响远程教育的教学效果t-一31．针对该问题，笔者同时采

3、用C／S模式和P2P模式，提出了基于混合模式的流媒体网络教学系统的设计方案，较好的解决了上述问题．1系统设计本系统主要实现以下功能：在线交流、随时听课、实时听课、教案查询等功能．其功能模块图如图1所示．该系统可以满足学生多种学习需求，如学生因病、因事误课，或是上课有没听懂的内容，登陆系统后，可以在随时听课模块中点播已经讲过的课程，重新听课学习，在教案查询模块中，寻找需要的教案信息，起到温故知新的作用．同学之间可以在在线交流模块讨论学习经验和存在的问题．当学生不方便到教室听课时也可以通过实时听课模块在网络上听课．该系统的功能不但适应目前高校的教

4、学实际，而且其网络体系结构有助于降低服务器的负荷．如图2所示．2关键技术2．1C，s模式和P2P模式相结合在线交流、随时听课和实时听课需要的数据量较大，采用P2P模式，教案查询需要的数据量较小，采用C／S模式．在服务器中运行着一个Peer发现服务器．该服务器起着用户管理的作用，用来管理、验证用户的登录，用户寻址等功能．通过身份认证的Peer向服务器发出连接请求，利用Peer的剩余处理能力和网络带宽为其他客户端服务．一个Peer接收数据的同时又给其它Peer提供服务，因此当有大量的Peer加入时，系统会形成P2P互助环境。进而解决多用户登陆的瓶

5、颈问题．从理论而言，采用P2P技术，用户同时具有消费者和服务者双重身份，在信息交换的过程中，用户数量越多，交换速度越快，时延越小卜6】，但考虑到带宽的实际情况，将需要集中管理且数据量较小的教案查询采用C／s模式．收稿日期：2008～12—16基金项目：右家庄学院2007年教改项目作者简介：宋宏伟(1967一)，女，河北曲周人，副教授，主要从事程序设计、计算机网络研究万方数据第6期宋宏伟，吴爱燕：基于混合模式的流媒体网络教学系统的没计与实现1192．2采用H．264图像压缩算法和G．729的音频压缩技术众所周知，传输视频和音频数据对带宽的要求较

6、高，因此效率较高的视音频压缩技术将直接影响网络传输的视频质量，同时抗丢包性能和抗误码性能的好坏也是影响网络传输视频质量的重要因素17一．系统设计中，采用H．264图像压缩算法，在同等图像质量的前提下，其压缩比提高将近30％以上，同时采用G．729的音频压缩技术可以使音质更加流畅和动听．国际先进技术H．264和G．729的结合使用．可以有效提高流媒体的传输质量和传输效率．图1功能模块图彳服务器卜I客户端ml／∞控制信图2网络体系结构图2．3RTP／RTCP协议的使用‘采用RTP协议传输数据，需要发送的多媒体数据块经过压缩编码处理后，先送给RTP

7、封装成为RTP分万方数据石家庄学院学报2009年11月组，唧分组再装入运输层的UDP用户数据包，然后再向下递交给IP层．但RTP只提供端到端的运输，不提供任何质量的保证，因此我们采用RTPC协议控制RTP数据的传输，RTPC协议可以有效地监控和反馈媒体流的传输质量，以及声音和图像的同步，同时由于RTPC分组周期性地在网上传送，带有发送端和接收端对服务质量的统计信息报告，可以帮助提高误码或丢码后的快速重传．3实验测试采用Windows2000Server+IIS作为操作系统环境，在Dreamweaver8中进行界面开发，利用基于JAVA的．ne

8、t技术实现相关功能的开发，数据库采用SQLServer2000企业版，最终实现的平台采用网站Web页的形式．测试中，Web服务器和数据库服务器在同一台微机中，其配置