高校P2P流媒体的应用诠释

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论文关键词：网络教学P2P；流媒体；直播；无线流媒体；远程教学

论文摘要：文章主要描述流式技术及主要的流媒体技术在高校教学中的应用，提出了流式技术在高校网络教学的主要解决方案。随着网络技术、通讯技术、多媒体技术的迅猛发展，教学手段要求实现多媒体化、网络化成为当务之急，这就对教育技术工作提出了更高的要求。

流媒体（StreamingMedia）技术的出现可以解决这个问题，基于流媒体本身的技术特征：就是将影音文件经过压缩处理后，放在网络服务器上，进行分段的传输，客户端计算机不用将整个的影音文件下载到本地便可以即时播放。由此种特征，流媒体就可以完全实现网络教学的模式：远程教学网络直播和网络视频点播。随着信息社会的到来，教学手段不再局限于传统的当面授教方法，而是实现教学的网络化。而多媒体教学的影音文件在本地计算机上播放大多可以取得较好的效果，但是如果将这些格式的文件放到网络上供其他人浏览，浏览者必须下载到本地计算机才可以收看和收听，在当前网络环境下，这种传输方式是非常不现实的。

一、流媒体的传输协议

熟悉网络的人们都知道，数据在网络上传输需要一些协议作为支持。RTP（实时传输协议）是Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议，RTP在传输工作中提供时间标志、序列号以及其他能够保证在实时数据传输时处理时间的方法，其目的是提供时间信息和实现流同步，RTP依靠RVSP保证服务质量标准。RTCP（实时传输控制协议）和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。RTSP（实时流协议）定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成数据传输。RSVP（资源预留协议）是Internet上的资源预留协议，其为流媒体传输提供服务质量标准，但是它不负责数据传输。

二、流媒体网络结构模型的选择

根据目前p2p流媒体的实际系统，它们在覆盖网络的组织结构上可以被大体分成两类，即基于树（Tree-based）的覆盖网络结构和数据驱动随机化的覆盖网络结构。第一，基于树的覆盖网络结构：节点被组织成某种传输数据的拓扑拓扑结构上的节点有明确定义关系。当节点收到数据包，它就把该数据包的拷贝转发到它的每一个节点。基于树的方法是最自然的方法，不需要复杂的视频编码算法。第二，数据驱动随机化的覆盖网络结构：数据驱动的覆盖网络与基于树结构的最大不同在于它不组建和维护一个传输数据的明显拓扑结构，它用数据的可用性去引导数据流，而并不是在高度动态的P2P环境下不断地修复拓扑结构。此拓扑结构的数据分发方法是用Gossip协议，在典型的Gossip协议中，节点给一组随机选择的节点发送最近生成的消息；这些节点在下一次做同样动作，其他节点也做同样动作，直到该消息传送到所有节点。

三、P2P流媒体在高校教学中的应用

第一，课程在线视频点播：由于流媒体技术的出现，使视频点播从局域网内跨越到互联网，流媒体在网络传输中的优势很适合高校网络教学视频点播的环境。第二，课程视频直播：使用流媒体技术，我们可以实现教师授课的实时直播，如果再结合网上讨论，便可以取得不错的教学效果。此外，用流媒体技术实现视频点播、视频会议等功能也可以很好地利用到远程教育中。第三，作业的上传与下载：网络教学最主要的好处就是互动性强，时间性比较随意，教师布置的作业，特别是计算机、机械制图方面的老师如果需要查看学生的实际操作效果，可以通过P2P的传输方式，完美地实现作业的上传与下载。

四、流媒体网络教学系统的整体规划

硬件设备需求：视频采集工具摄像机、录放像机、视频采集卡等，能够进行多媒体信息处理的多媒体计算机。需要对多媒体数据进行存储和管理，对存储媒体数据向Web服务器提供一个链接和定位的媒体数据服务器，以及提供媒体内容采集、缓存、调度和传输播放等服务的流媒体服务器。软件系统：

Windows2000Server、SQL2008、WindowsMediaServices等。在网络课程中，流媒体将为学生提供完全个性化的学习环境，又能为协作化学习提供强有力的支持，逐步成为网络课程的重要组成部分。它可以应用到网络课程的各个教学环节，一般的设计步骤如下：一是整体设计，包括教学设计和软件设计；二是实现网络课程的软件系统；三是网络课程的准备过程；四是利用现有软件和资源构建网络课程；五是启用用以交互的平台。

五、流媒体网络教学系统的设计与实现

第一，系统各功能模块设计：一是用户权限设计：本系统将根据管理员、教师、学生和游客权限进入不同网络页面，从而实现在系统中进行不同操作；二是课件信息管理设计：本系统采用按院系的方式分类，同时各个院系内部又根据院系中不同学科进行二次分类；三是课件查询设计：可以通过按院系查询、按教师查询、按关键字查询三种查询方式，这样可以快速、准确查找所需课件；四是前端显示页面功能设计说明：前端显示页面包括栏目列表显示、教师列表显示、会员注册登录模块；五是后台管理模块：管理员进入后台管理系统后，可以对整个会员信息的管理，其中包括会员管理模块、教师管理模块、课件信息管理模块、栏目管理模块和师生互动模块。第二，系统结构设计：本系统主要由服务器、网络传输和客户端构成，系统构架相对应为：服务器模块、网络传输模块和客户端模块。服务器端由流媒体服务器，Web服务器和媒体数据库组成。网络传输端是建立在校园网/Internet基础上的。客户端采用Web浏览器的应用程序，通过点播提出请求，接收来自流媒体服务器的视频、音频流媒体。

参考文献：

1、齐俊杰,胡洁,麻信罗.流媒体技术入门与提高[M].国防工业出版社,2009.

2、孙龙军.P2P流媒体在网络教育中的应用研究[D].西北大学,2008.