多媒体视频网络教学系统设计方案.doc

多媒体网络教学系统多媒体网络教学系统 设计方案设计方案 沈阳光电通技术有限公司 目 录 第一章第一章 概述概述.7 1.1 项目建设背景.7 1.2 基本业务现状.7 第二章第二章 总体需求总体需求.8 2.1 总体建设目标.8 2.4 本系统设计原则.10 第三章第三章 系统总体设计方案系统总体设计方案.11 3.1 系统总体技术线路.11 3.1.1 软件技术架构.12 3.1.2 MVC设计模式.14 3.1.3 关系型数据库ORACLE.17 3.2 系统模块化结构.20 3.3 总体功能要求.21 第四章第四章 详细设计方案详细设计方案.21 4.1 系统要求.22 4.2 业务流程.22 4.3 性能要求.26 4.4 存储容量估算.27 4.4.1 存储数据类型.27 4.4.2 存储容量估算.28 4.5 带宽估算.29 4.5.1 课程内容.29 4.5.2 应用程序与数据.30 4.5.3 单人带宽计算.30 4.5.4 服务器所需要的带宽.30 4.6 功能要求.31 4.6.1 基本功能.31 4.6.2 教学管理.32 在线学习.32 教师授课.33 作业管理.34 考试管理.35 教学统计.36 问卷调查.37 4.6.3 教学资源管理.38 课程管理.39 题库管理.40 试卷管理.41 成绩管理.42 电子图书馆.42 4.6.4 学习互动.42 汉语学习 BBS .43 在线答疑室.44 协作学习.44 文档共享.44 消息中心.44 4.6.5 资讯发布管理.45 4.6.6 系统管理.45 用户管理.45 权限管理.46 工作流程管理.47 系统日志管理.47 4.7 多媒体课件制作工具.47 4.7.1 工具特点.47 4.7.2 功能说明.49 4.8 可选功能.49 4.8.1 在线字典/词典.50 4.9 接口要求.50 4.9.1 功能扩展接口.50 4.9.2 与其他系统接口.51 4.10 后期扩展功能描述.51 4.10.1 HSK网上考试.51 4.10.2 网考相关权限管理.52 4.10.3 用户管理.52 4.10.4 在线社区.53 4.10.5 在线娱乐.53 4.10.6 移动客户端APP服务.53 4.11 系统示意图.55 第五章第五章 系统平台设计系统平台设计.55 5.1 数据库服务器及软件.57 5.2 应用服务器.60 5.3 流媒体服务器.63 5.4 服务器负载均衡设备.65 5.5 存储设备.66 5.6 存储交换设备.68 5.7 设备安装部署设计.69 第一章第一章 概述概述 1.1 项目建设背景项目建设背景 网站目前在多媒体网络教学上存在着较大空缺，编辑人员只能在分 别制作文字稿件和语音内容后，在稿件中链接相关语音内容地址，组织 成一个静态网页。各语种网站只能单独为语言学习者提供教学节目服务， 没有形成一个完善的多媒体网络教学系统，提供基于网络培训的教学服 务。 随着全球网络培训的热潮兴起，以及远程教育和网络教育的发展， 单一的流媒体音视频教育模式已经不能满足现代的多媒体远程教学的需 求。 多媒体网络教学系统的建设是搭建一个利用网络在线网站平台，面 向海内外及未来的网络受众，向其提供通过培训获取知识的多媒体、多 技能门户网站。 通过多媒体网络教学系统，能充分利用现有教育平台的音像教材， 为学生提供专业的教学资源和服务，最大限度地满足学习者的需求。 1.2 基本业务现状基本业务现状 从整体部署上来看，目前的 IT 系统主要分布在站内和 IDC 两处： 1. IDC 部分主要是电信提供的 IDC 托管机房，其主要功能是为网站 系统提供整体的托管环境，大部分的网站访问运行环境均部署在 此，提供静态、部分动态内容和部分流媒体形式的发布。 2. 站内部分主要分为网络核心部署区、DMZ 区、网站台内部署区、 SAN 存储区和其他应用区几个部分，分别提供不同的处理功能。 3. 站内的各个功能区之间通过 VLAN 进行逻辑划分，主干及核心交 换机之间均采用千兆方式连接，其他次要连接和桌面系统均采用 百兆方式连接。 4. 整个环境共有 IDC 和站内两个因特网出口，IDC 托管设备直接连 接到因特网出口，两条链路采用主备方式部署。站内系统通过网 通和电信通两个运营商连接设备通过两条链路与因特网连接，两 条链路采用并行方式部署。 网络教学系统也将部署到 IDC 托管机房中，估计本期需要租用五个 机柜。后面我们还将根据业务发展的需要不段扩充系统规模。 第二章第二章 总体需求总体需求 2.1 总体建设目标总体建设目标 本系统建设完成后，能够将网站的培训音像教材通过网络平台进行 有机整合，实现对已有资源的再加工，对新资源进行整体规划，开发一 系列具有网络特点的教学产品，为培训学习者提供文字、视频、音频、 flash 版等多种学习的手段，为不同水平、不同诉求的用户提供个性化服 务。最终达到能够为 2000 万注册用户提供通过网络教学的服务。 系统要实现多媒体网络教学的全部管理功能，实现对多媒体教学内 容的制作和管理，并能对系统中所有资源进行有效的管理，能够对在线 学习、教师授课、考试等教学活动进行支持，提供有偿信息服务、通过 手机学汉语、在线购买汉语学习教材、书籍和音像制品等商务服务。 通过多媒体网络教学系统，我们要发展具有鲜明特色的培训、多媒 体语音在线教学的新的业务亮点。而通过这一新的业务增长点，能够吸 引并留住大量的网站用户，逐渐树立培训在线网站的教育品牌。 按照分期建设、逐步完善的原则，多媒体网络教学系统的建设 本系统设计原则本系统设计原则 总体规划，分步实施总体规划，分步实施 由于教学、培训业务类型较多、培训需求复杂、学生需要逐步适用 等因素，远程多媒体网络教学系统的应用和完善是一个长期的过程，因 此系统需要分阶段，分层次实施。同时为提高系统的可扩展性，保护培 训投资，一定要整体规划，站在整体和全局的观点上筹划。 可扩展性和保护现有资源的原则可扩展性和保护现有资源的原则 项目设计要考虑到业务未来发展的需要，便于系统的扩展。对于现 有的数据需要充分考虑兼容性。要充分考虑利用现有设备和技术能力， 保护现有的投资。 实用性与先进性实用性与先进性 项目设计必须满足本项目需求，针对业务的具体要求进行设计，符 合本系统 3 至 5 年内业务发展规划。要符合业务特点并考虑到具体的使 用人员的工作习惯。在实用性的前提下，积极采用先进的技术和设备。 高可靠和高可用性高可靠和高可用性 必须保证整个系统能够提供 24 小时不间断正常运行的能力，同时 保证高度可用并具有强大有效的容错能力。 安全和可管理性安全和可管理性 遵循国家制定的信息安全标准，必须在网络和系统的设计中充分考 虑整体信息安全的需要，系统要有完备的安全防护、认证及加密和管理 的措施，具有抵御外部和内部攻击的能力，并能够对系统整体提供有效 的管理。 通用性和节约原则通用性和节约原则 工程设计要尽量避免依赖专用软件、设备和器材，遵循通用性原则。 在充分满足未来 3 至 5 年之内业务发展需要的前提下，以节约的原则设 计所用设备、器材和材料的数量和性能指标。 标准化标准化 本工程各项技术应遵循已有的国家标准及行业标准，没有国标及行 标的则遵循国际标准。 第三章第三章 系统总体设计方案系统总体设计方案 3.1 系统系统总体技术线路总体技术线路 在软件系统的实现技术体系上，采用国际上最新的 J2EE 技术来构 建整个多媒体网络教学系统的软件平台。在 J2EE 技术体系下的软件系 统的实现完全采用三层结构模式进行软件设计。采用国际通用的最佳设 计模式 MVC 设计模式作为整个软件系统的设计蓝本。采用 JAVA 语言 进行软件系统的开发。基于 Internet 技术，系统采用 B/S 结构，采用开 放的设计体系结构。 体系结构：J2EE 开发语言：JAVA Release 2 设计模式：MVC (model 2) 流媒体服务器：Windows Media Server 9 应用服务器：WebLogic 9.0 数据库：关系型数据库 ORACLE10g 3.1.1 软件技术架构软件技术架构 J2EE 技术体系结构是 SUN 公司为开发基于 JAVA 平台的企业级应 用所提出的一种 JAVA 开发技术规范。它具有编“写一次，到处运行”的 便利，是一个经过验证的安全模型。J2EE 是一种功能完备、稳定可靠、 安全快速的企业级计算平台，它由多种基于 JAVA 的技术组成，包括 Enterprise JavaBeans(EJB)， JavaServer Pages(JSP)， servlets， Java Naming and Directory Interface (JNDI)， Java Transaction API (JTA)， CORBA， JDBC data access API 等。采用 J2EE 作为应用 开发平台具有以下优点： 平台无关性平台无关性 用户不必将自己捆绑在某一种硬件或操作系统上，可以根据自身的 情况选择合适的硬件、操作系统、数据库。保证系统的开放性。 J2EE 是一种组件技术，已完成的组件能被方便地移植到任何其它 地方。 J2EE 作为中间件，提供了强大的功能，使开发人员只需要关注 商业逻辑，因而能加快开发速度，提高系统的运行效率和稳定性。 保护用户投资保护用户投资 当用户更换平台时，由于基于 J2EE 的系统能方便地移植到其它平 台上，而无须重新开发，因此能有效地保护用户的投资。 广泛的支持广泛的支持 J2EE 技术规范得到了从国际性大公司到自由软件开发者的广泛支 持，SUN，IBM，ORACLE，NETSCAPE，BEA 等纷纷推出基于 J2EE 的软件产品。根据 SUN 的定义，J2EE 体系具有如下图所示的结构： 3.1.2 MVC 设计模式设计模式 众所周知，当一个应用系统包含了数据访问代码，业务逻辑代码、 前台表现陈述代码时，如果不能采用一种较好的设计模式及设计方法， 应用程序很容易就成为这些代码的简单混合物，在这种情况下，应用系 统将会常常出现或这或那的异常情况。 由于应用系统各模块间的强藕合，系统的各个部分互相依赖，使得 系统的组件化变得相当的困难及代码重用的不可实现，当系统的任何一 部分发生变化时将直接影响整个系统的稳定运行，比如要对系统增加一 个数据视图时，常常需要对业务逻辑方法进行重新实现或者是拷贝粘贴 相关的业务逻辑方法，当这样的需求在系统的多个地方提出时，就会发 现系统里面充斥着许许多多的重复代码，数据访问也会出现这样那样的 不可预见的错误，导致对应用的维护变成非常艰难。 因此，在软件系统的设计过程中，采用一种好的设计模式给目标系 统带来的好处将是无穷尽的。在技术体系即定的条件下，寻求一种好的 设计模式无疑是系统开发的一个重要部分， MVC 设计模式正是解决这 些问题的绝佳方法。在 MVC 的设计模式中，真正实现了 M(model)、 V(View)、C(controller)三层分离的目标。其模式定义如下图所示： 其中模型表达了企业数据以及对于数据的访问更新等业务逻辑规则， 通常情况下，模型作为接近真实世界过程的一个服务软件，因此，在进 行业务建模的时候常常使用一些简单的实体建模技术。 视图是对于模型内容的一个体现，它通过业务模型及指定的业务数 据表现规则访问业务数据并呈现给用户。视图的责任就是当业务模型发 生变化时维护表现层的稳固及一致性。它能够通过两种方式来达到这个 目的，一种是称之为“push model”的模式，也就是主动模式。在这种模 式下，视图当其自身使用这个模型进行注册，以监听业务模型的改变， 当业务数据发生变化时，视图可主动调整其对于企业数据的表现。 另 一种是称之为“pull model”的模式，也就是被动模式。在这种模式下，当 需求视图接收当前最新数据时，相应的方法会被调用。 控制负责在模式及视图之间进行动作的交互及请求转分派。当一个 GET 或者 POST 之类的 HTTP 请求到达控制器后，控制器负责将请求 按照特定的规则转发到业务模型上，以激活业务处理过程或是业务模型 的状态转换，当业务逻辑处理请求后，控制器将选择一个合适的视图去 表现这些处理结果。 在一般的基于 B/S 结构的 WEB 应用系统中，JSP 程序被定义为视 图的表现形式，而 Servlet 作为控制器的角色出现，而 EJB 或者 JavaBean 负责业务逻辑的 采用 J2EE 架构，可根据自身的实际情况选择最适合的软硬件平台， 并保证系统平台的安全、稳定、易用、高效。 系统设计应采用良好的、易扩展的分层体系结构，具体如下图： 系统体系结构图系统体系结构图 3.1.3 关系型数据库关系型数据库 ORACLE 一、概论一、概论 Oracle 是以高级结构化查询语言(SQL)为基础的大型关系数据库， 通俗地讲它是用方便逻辑管理的语言操纵大量有规律数据的集合。是目 前最流行的客户/服务器(CLIENT/SERVER)体系结构的数据库之一。 二、特点二、特点 1、ORACLE7.X 以来引入了共享 SQL 和多线索服务器体系结构。 这减少了 ORACLE 的资源占用，并增强了 ORACLE 的能力，使之在低 档软硬件平台上用较少的资源就可以支持更多的用户，而在高档平台上 可以支持成百上千个用户。 2、提供了基于角色(ROLE)分工的安全保密管理。在数据库管理功 能、完整性检查、安全性、一致性方面都有良好的表现。 3、支持大量多媒体数据，如二进制图形、声音、动画以及多维数 据结构等。 4、提供了与第三代高级语言的接口软件 PRO*系列，能在 C，C+ 等主语言中嵌入 SQL 语句及过程化(PL/SQL)语句，对数据库中的数据 进行操纵。加上它有许多优秀的前台开发工具如 POWER BUILD、SQL*FORMS、VISIA BASIC 等，可以快速开发生成基于客户 端 PC 平台的应用程序，并具有良好的移植性。 5、提供了新的分布式数据库能力。可通过网络较方便地读写远端 数据库里的数据，并有对称复制的技术。 三、存储结构三、存储结构 1、物理结构 ORACLE 数据库在物理上是存储于硬盘的各种文件。它是活动的， 可扩充的，随着数据的添加和应用程序的增大而变化。 下图为 ORACLE 数据库扩充前后在硬盘上存储结构的示意图： 2、逻辑结构 ORACLE 数据库在逻辑上是由许多表空间构成。主要分为系统表空 间和非系统表空间。非系统表空间内存储着各项应用的数据、索引、程 序等相关信息。准备上马一个较大的 ORACLE 应用系统时，应该创建 它所独占的表空间，同时定义物理文件的存放路径和所占硬盘的大小。 下图为 ORACLE 数据库逻辑结构与物理结构的对照关系： 四、分布式数据库管理介绍四、分布式数据库管理介绍 1、原理 物理上存放于网络的多个 ORACLE 数据库，逻辑上可以看成一个 单个的大数据库。用户可以通过网络对异地数据库中的数据同时进行存 取，而服务器之间的协同处理对于工作站用户及应用程序而言是完全透 明的：开发人员无需关心网络的连接细节、无需关心数据在网络接点中 的具体分布情况、也无需关心服务器之间的协调工作过程。 2、过程 由网络相连的两个 ORACLE 数据库之间通过数据库链接(DB- LINKS)建立访问机制，相当于一方以另一方的某用户远程登录所做的操 作。但 ORACLE 采用的一些高级管理方法，如同义词(SYNONME)等使 我们觉察不到这个过程，似乎远端的数据就在本地。数据库复制技术包 括：实时复制、定时复制、储存转发复制。对复制的力度而言，有整个 数据库表的复制，表中部分行的复制。在复制的过程中，有自动冲突检 测和解决的手段。 3.2 系统模块化结构系统模块化结构 多媒体网络教学系统应全部采用模块化设计，各功能模块既相对独 立又相互联系，能适应企业最终复杂的实际应用。通过对核心模块的扩 展、定制方式，避免不必要的系统功能冗余，学习更高效。 系统模块化结构图系统模块化结构图 3.3 总体功能要求总体功能要求 本系统共分两期进行建设，全部完成后，将建设成集网上学习、授 课、教学教务管理、有偿信息服务、商务服务为一体的综合性远程教育 管理及商务服务平台。 一期（即本期）要建立一个运行稳定的多媒体网络教学系统平台， 完成教学管理、教学资源管理、学习互动、资讯发布管理、系统管理等 功能模块的建设，支持以下基本业务形式： 学员可以通过网络进行注册、选课、课程学习，与教师和同学协作 学习和交流，做练习，完成老师布置的作业并递交作业，参加在线测试、 查看学习成绩等。 教师可以通过网络进行授课以及多种教学辅导活动：管理教学、组 织教学内容、编辑课件、与学生讨论，回答学生问题，布置作业，批改 作业，出习题，维护习题库、统计分析学生学习情况等。 管理员可以个性化定制平台界面风格、功能；设定、添加、管理用 户；统计并管理整个平台的使用情况；为其他合作伙伴的系统提供服务 和接口。 考虑到二期要完成资讯类有偿信息服务、通过手机学汉语、在线购 买汉语学习教材、书籍和音像制品等商务服务功能，本期的建设，必须 为之留有扩展接口。 第四章第四章 详细设计方案详细设计方案 4.1 系统要求系统要求 本项目要建设一套完善的多媒体网络教学系统，以实现系统化的远 程语言教学环境为目标，包含多媒体课件管理、学生学习、教师授课、 网上辅导及讨论、在线考试、统计分析和系统管理等内容。 要求支持多语言。支持 windows media 流媒体平台。 系统符合网络教学的相关国际技术标准，全部采用模块化设计，便 于进行管理、维护和功能扩充。全部采用 Unicode 编码，构建培训教学 平台。 4.2 业务流程业务流程 设计课程元素 发布培训通知建立课程体系 开发制作课件 在线答疑在线学习 设计制作试卷 建立试题题库 选择课程 建立知识体系 指定考生在线考试 指定填表者 公开考试 启动调查计划设计调查问卷在线调查 培训总体流程 指定学员 指定教师 业务流程图业务流程图 上图显示的是多媒体网络教学系统培训的整体流程，具体包含以下 几个主要子流程： 1. 课程发布流程 开发制作课件设计课程体系 指定课程作 业、测验 指定课程内容 发布课程 建立课程 1 1 2 2 3 3 3 3 4 4 指定授课教师 5 5 (1) 由教学小组针对教学内容设计相关课程和作业等内容，委 托课件制作公司按照设计制作全部课件； (2) 管理员在多媒体网络教学系统中建立此门培训课程； (3) 为此培训课程添加相关课件和作业； (4) 指定此课程的培训教师； (5) 发布课程后，学员就可以在系统中选修这门课程。 2. 教师授课流程 选择负责课程查看学生信息 批改作业 在线答疑 批改试卷 统计学生成绩 给出评语 1 1 2 2 2 2 3 3 4 4 5 5 (1) 教师选择自己负责的课程后，可以查看选修这门课程的全 部学员的信息，如：学习进度，以前参加的课程等，掌握 每位学员的基本情况； (2) 批改每位学员的主观题作业，并通过汉语学习 BBS 和在 线答疑室回答学员的问题； (3) 批改此课程的相关测试和考试中的主观题； (4) 当学员完成课程学习后，统计相关的作业、测试和考试成 绩； (5) 根据综合成绩，为每位学员给出评语，指导学员进一步的 学习方向。 3. 学生学习流程 能力测试选修课程 课程学习 在线提问 完成作业 完成测验查看评语 课程笔记 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 3 34 4 (1) 学员第一次登录系统后，需要进行汉语水平测试，在回答 一系列问题后，系统会针对这名学员的实际汉语水平给出 一个建议学习的课程列表，学员可以选取自己所需的课程； (2) 选定课程后，学员就可以进行相应的资料阅读、记录学习 笔记、完成课程作业以及在线提问，在线学习交流等操作； (3) 当学员觉得课程内容已全部掌握时就可以参加整门课的测 验； (4) 学员可以在学习过程中查看学习进度，教师和系统对作业 的批改，最后可以查看教师给出的最终评语。 4. 考试流程 设置题库添加试题组卷发布试卷 1 12 23 3 (1) 管理员添加试题库，填写相关的试题库属性，如试题库名 称、类型、难度等，再添加相应试题，既可以采用批量导 入的方式，也可以采用手工添加的方式； (2) 按照不同的组卷策略进行组卷，如按照难度、按照章节， 还可以采用自动、手工以及二者结合的方式； (3) 将组好的试卷进行发布，可以设置一些试券属性，如是否 限制答题次数，是否限制答题时间等，试卷既可以针对某 门课程，也可以针对某个章节，学员就可以在线进行答卷。 5. 调查流程 设置调查添加内容发布调查统计结果 1 12 23 3 (1) 管理员或教师根据需要设置调查，并添加调查内容，如： 调查的类型，选项等； (2) 将调查发布到指定位置，如：课程调查、学习情况调查等； (3) 根据学员的反馈信息，统计相应的数据。 4.3 性能要求性能要求 平台和社区主要面向国内外用户，针对具备强大的性能及高的 可靠性，项目要求能支撑 50（根据客户需要修改）万注册用户， 以及 10000（根据客户需要修改）人以上同时在线； 整个信息系统具有高可用性，应保证 724 小时长期安全运行， 每年非计划性停机时间原则上应少于 2 小时。 可扩展性： 数据源可灵活扩展，可以方便的将新的数据信息来源加入到整 个平台之中； 系统性能可灵活扩展，系统的处理能力，包括处理的最大信息 量，最大并发访问量以及索引能力都可以方便的进行扩展； 系统功能可灵活扩展，以便后期方便地实现有偿信息服务、商 务服务以及其他新功能的增加。 系统要支持百万级以上的信息量，在实际应用中还需要不断扩 大信息量； 4.4 存储容量估算存储容量估算 4.4.1 存储数据类型存储数据类型 多媒体网络教学系统的数据类型主要分为以下类别： 1）页面数据 主要实现多媒体网络教学系统各级页面发布的功能，数据主要以小 文件为主，一个页面是由多个