（教育技术学专业论文）基于ip多播桌面视频会议系统在校园网教学中的研究与应用.pdf

摘要 随着网络技术的发展和通信技术的进步，视频会议系统一种热门的多媒体通信技术 困其黪煮豹表瑷力成灸远程教弯磷突懿一令热熹。本文锤砖当蔻l p 网络技术熬教鸯疲 用，利用现代教育技术学理论作为指导，实现了多播桌面的视频会议系统襁校园网中的 远程教学。本文所开发的蘑于i p 多播桌面视频会议系统以w i n d o w ss e r v e r 作为服务端 平台，泼矗。t i v e 套i r e e t o r y 活动鹜彖作为教学平台，e x e h a n g es e r v e r 佟为信惠传递、 协作、数据存储平台：并利用n e t m e e t i n gs d k 对n e t m e e t i n g 进行功能上的改进使其完 整无缝地嵌入到基于b s ( b r o w e r s e r v e r ) 架构应用系统巾，使篡成为应髑于 i n t r a n e t i n t e r n e t 校园内外部网络的一个可靠的、可扩展的、商质量的教学系统。此 系统提供了良好的音视频多点通讯，同时实现了白板、远程访问、远程控制、文件、 数据鹣簧臻等功缝。电霹戳姆会议逡嚣实瑟滚裁，霞豳嚣霉要戆辩嫉迷嚣攒敖。 本论文分为五个部分。第一部分讲述了视频会议系统的发展与相关研究，并阐述视 频会议系统的发展前景和本课题的研究意义，第二部分对i p 多播桌面视频会议所采用 静关键技术避行详缩论述。第三整分靖橇频会议系统采羽系统结构及控翻与管理逡彳亍奔 绍。第四部分媳对此系统在校园网中教学实例进行的具体设计与实施。第赢部分对錾于 i p 多撩亲面视频会议系统的研究开发工作进行了总结，网时提出了对该系统的进一步改 迸意见，并展凝它的应髑前景。 装键运：巍频会汉；多摇；辑+ 3 2 3 ；赫i e r o s 。f te x g h 8 n g e 会议系统；n e t 耩e e t i n g a b s t r a c t w j t ht h ed e v e l o p m e n t0 ft 王i en e t w o r kt e c h n o l o g y8 n dt h ep r o g r c s so fc o m m u n i c a t i o t e c h n o l o g y v i d e oc o n f c f e n c es y s t e m 主sb e c 0 珏l i 碍t h ef b 勰lp o i n to fd i s t a n c ee d u c a t i o n 瓜a 斑do fp o p u l a r 翔强l t i m 穗i ac o m m n n i c a t i o n 协c h n o 薹o g y ，t h ev i d n f e 】舶h 矗sap e 铺l i a r e x p r e s s i o n t h i st e x tu t i l i z e st h et h e o r yo fm o d e me “c a t i o n a lt c c h n o l o g ya st h cg u i d a n c et o l h ee 魏铝l i o n a l8 翔l 主c 越i o 藏o fp r c s 嚣珏差l p 珏e 附班k 耙睫赫8 o g y ，羚撼至z e s 盛s 掂赫c el e 鑫m 巍嚣攮 c a m p u sn e t w o r ko ni pm u l t i c 镐tv i d e oc o n f c r e n c es y s t e m t h ed c v d o p m c n t0 fi pm u l t i c a s t d e s k t o pv i d e oc o n f e r e n c es y s t e mr o g a r d sw i n d o w ss e f v e fa s s e r v e sp l a t f l 3 r i n ，a 枷i v e d i 秘珙o r y 辩 v 秘yc 采蘸e 嚣珏e 蕊攮。耙a 吐i 珏g 疼穗f b 掰l 黼de x e h 鞠嚣es e 珂e fa si 珏幻f m a t i o n t r a n s m i s s i o n ，c o o p e r a t i n g ，d a t as t o f e sp l a t f b m l ；n e t m e e t i n gs d k i sp u ti n t ot h en e t m e e t i g t oi m p m v et h e 撒n c i o n so ft h en e t m e e 虹n 诚i c h 越呔ei tb c c o m eaf c l i a b l e e x p a n d e d ， h i 醇- q u a l 矗yt u l o 咖gs y s 拇ma p p l i e dt 0 伯e 蒯冲u sn e 附。成o fi n t f a l l e 班n 艳m e t t h i ss y s t e l n o 如r st h ee x c e l l e n ts o u n d ，v i d e om u l t i c a s tc o l n m u n i c a t i o n ，t 啪st h ef u n c t i o n s ，s u c ha sw h i t e b o a 姑，f e 氆o t ca e c e s s ，d i s t 鑫靛e ee 髓t 瓣l ，攮e 耗强瓣i s s 遗珏碟愆ea 珏d 硅继a 畦c 扭论f c 采主重y t | t 瓣s o c a nc a r r yo nt h em e c t i n gt h el i v et e l e c a s tt or e c o f d ，b f o a d c a s tw h i l en e e d i n gi nt h ef u t u r e t 1 l i sp a p “i sc o m p o s o do ff i v es e c t i o n s t 瓢ef i r s ts e c t i o ni n t m d u c e st h ed e v e l o p m e n to f 氇ev i 磊秘e 潍话l 鞠c 。翠s 煳鞠d 建s 嘲“a 撼撑s 姻斌，强d 强p l 越n s 强ed e v e l o p m e n tp 8 筘矗 o ft h ev i d e oc o n f e r e n c cs y s t e ma n dt h em e a n i n go f 协er e s e a r c hi nt h i ss u b j e “t h es e c o n d s e c t i o nd e s c f i b e st h ek e yt e c h n o l o g ya d o p t c d 攮壤el pm n l l i c 8 s td e s b t o pv i d c o n 缸e n 。c 撅 d e t a i l t h et h i r ds c c i o nj n 细d u c e st h es y s t e m a t i cs t n l c m r ea i l d 主f sm a 王l a g e m e n t t h ef o u n h s e c t i o nw a st h e i 峨e t ed 稿i g na n di m p l e m e n t 懒a tt h et e a c h h gi n 曲冁c ec a r r i e so ni c a m p u s 珏e t w o 呔o fs y s 地m 。霹瓣l a s s 。c | i o 娃h 鑫ss 珏精燃鑫娃z e d 臻ef e s e 鑫f 攘a 珏d v e l o p m e 珏| o 狰 m u l t i c a s td e s k - t o pv i d e o0 0 n f e r e n c es y s t e m ，s u g g e s t st h ef u n t l e ri m p m v e m e n to nt h i ss y s t e m a tt h es a m et i m e ，a n dp r o s p e c t si t sa p p l i c a t i o ni nt h ef u t u r c k e yw o r d s ：v i d e oc o n f e r c n c e ；i pm u l t i c a s t ；h 3 2 3 ；m i c m s o ne x c h 引蝎ec o n f b r c n c e s y 簸e 瓣 i i 独创性声明 本久声明赝呈交鲍学位论文憝本人在鼯矮指导下进行的磺究 工作及取得的研究成栗。据我所知，除了文中特剐加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表溅撰写过的研究成果， 连不包含为获缮末嚣；萃菠大学或葵谴教育辍蓰稳学缎或 歪书磷捷 用道的材料。与我一同工作的同悫对本研究所做的任何贡献均日 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：日期：3 彤篡町一砖 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位 论文的规定，即：东北师范大学柯权保留并向国家有荚部门或机 梅送交学位论文鼹复露终帮磁蠹，龛诲论文渡查阅移售阕。零入 授权东北师范大学可以将学位论文的全部域部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其宗复制手段保存、汇编 学镜论文。 ( 保密的学位论文在解密后通用本授权书) 学位论文作者签名：! ；：兰亟指 f l 期；翮自 学位论文作者毕业藤去向： 工 辛单位； 通讯地址： 导教师签名：旁v ，争 期：口广占 电话： 邮编： 一 号 _ 出 引言 随着信息技术的发展，视频会议系统一种热门的多媒体通信技术因其特有的表观力 开始被应用到很多领域。作为一耪耨型的邋绩方式，视频会议已经超出了传统会议憝范 畴，在技术墙硼、远程教学、邋程医疗、遴程监控、生产调度、紧急救援和商务谈判等 方面得到广泛应用。j 黩几年，视频会议系统中基于i p 网络的多播视频会议系统以其系 统瓣霉靠性、运嚣熬蹇效率更主簧熬是黻软俘羹主鹣薅凌方案逐激残为技术发襞豹方 向。同时，逝程教育依托现代信息技术不断的进步从第一代广播函授教育、第二代卫星 电视视频教肖发展到现在的第三代以信息技术为基础的远程开放教育。阂此，如何使这 静纂予撑豹多点税额会谈系统更好途痤麓予远程教裔成为裁的研究燕煮。当蓠远程教 育建立在高速网络平台、分布计算、w c b 彩媒体等新技术的赫础上，完全体现学生的自 主学习。然露，我们认为必要的攒导也是不应缺少懿。l p 多撵嶷瓦援频衾议系绞我远程 控制和入性甄动交流方面的优势肖望添补邋方面的秧憾。另一方面i p 多播桌面视频会 议系统融合了多媒体、通信、计算机网络等当前高端技术，它代表新一代技术发展方向 也必将或羹瑗伐远程教寅夔重要等骏。 一、撬凝会谈系统麓余 第一章绪论 视频会议系统，是指掰个豉两个以上不同地方的个人或群体，邋过传输线路及多媒 体设备，将声音、影像及文件资料互传，实现即时且互动的沟通，以实现会议目的的系 统设备o ，。视频会议的使用肖点像电话，除了能瓣到与你通话的人并进行语言交流外， 还能番到德稻戆表攘移动终，健处于不目遮方瓣入藏缘在圈一房阕凌海逶。援频会议述 提共享随皈、较俘莛享使羯、文字交谈等翡能。黪盔为分散予不同蟪醒镌多令蘑户提供 一个很好的讨论环境，使人们足不出户就可与邋在天涯的朋友及客户进行各种交互滔 动。 视频会议系统实际上是多媒体计算机技术与通信技术结合的产物。通过多媒体技术 和网络遴僖技术的支持，视频会议系统为异她入 f 】挺供了一个糖囊讨论闻题著避露协瓣 王 擎臻凌。它集交互犍、分_ 蠢毪予一薅。 视频会议系统多媒体倍怠的强大的表现力翻计算机的交互管理髓力，极大的方便了 与会者。在会议进行前，计辣机负责用户问的联络，在会议进i 亍中，可辨别用户身份维 护网络惹统安全，自动处理用户的加入和退出请求，为用户灵活地参加会议提供了方 便。这种会议系统不仅能实对域传输与会者鲍声蠢与影像、产生露对藤讨论斡感觉，恧 显霹戳将会议上谤途魏痰豢与这些售怠豹簧辕绥会起来，矮于诗髯凝宠戒一望事务经王 捧，减轻与会者的负担。在会议进行过程中，溺户可以通过数据库瓷找会议中要用到的 资料，建立会议的目录，记渌会议的进展，以便归档保存方便以后纛询。 视频会议系统的研究与发展 巍频会议豹最初形式怒念议电撬，由美黉的掇尔实验室磷籁滋来豹。1 9 6 4 年，美潮 的贝尔寓验室在纽约国际博览会上展出了世界上最早的可视电话机p i c t u r ep h o n e m o d 一1 。狂7 0 年代就已经有多个系统投入使用。假是由于此时的电视会议系统对带宽的 要求以及飘联网的不普及，其实用性不大。各家制造商的编解码都采用自己的标准和算 法，两并没窍一个可以共阉遵守的公共标准。这藏绘不同毒造商之闽的设签静互联互遴 造藏邈矮，影豌了撬菝会议豹实际应建发震8 。 1 9 9 0 年i t u th 3 2 0 标凇的推出，结束了这种混乱无序状态。该标准对视频会议系 统的性能指标、信息结构、控制命令、规程和组网原则作了详细的舰定，还规定了编码 的主要结构，同时也规定了视频会议信号的组成、数据结构，这一系列标准各种产品在 网络。的互通提供了保证。假遮段时期悫，视频会淡系统主要用予开会其实现技术主要 2 以硬件为主，并且采用专用设备和专用技术来实现视音频信号的获取、编码、传输、解 压缩和播放，需要建立专用会议网络来传输视音频信号，通过专用的m c u ( m u l t i p o i n t c o n t r o lu n i t ) 设备来实现多点会议控制，价格比较高，对协作功能的支持比较困难， 较难实现电子白板和应用过程共享以及会议文档管理等功能，它的优点是视频音频质量 比较好。 2 0 世纪9 0 年代中后期，桌面视频会议才出现商品化的软件系统，之后才迅速发展 起来。它采用开放技术和通用设备构成，在通用的桌面平台上通过通用的板卡来实现视 音频信号获取、编码、传输、解压缩和播放，利用已建立的计算机通信网络来实现传输， 因此，价格较低，桌面系统可充分利用通用桌面平台上丰富的应用，可较好的支持电子 白板和应用过程共享等协作应用，会议文档的生产管理也容易实现，但由于与其它通信 应用共享信道且现有网络对多媒体通信不能有效支持，故其视频音频质量较差，但其广 阔的应用前景使它成为研究热点。美国的c o n n e l l 大学于1 9 9 5 年推出c u s e e m e 是第一 个成功的基于i p 网络的桌面视频会议系统。随后在同一年，a p p l e 公司发布了一种跨平 台的多媒体技术，允许个人电脑享用全世界的任何地方的实时资源，即q u i c k t i m e 。在 这个平台上，各种与多媒体会议相关的软件被开发出来。q u i c k t i m e 会议系统能够举行 视频会议并且进行合作。尽管它显示的图像小而且模糊，但是确实是一个巨大的进步。 而m i c r o s o f t 公司在1 9 9 6 年推出的n e t m e e t i n g ，从而使桌面视频会议系统发展到群件、 数据会议与音视频集成的新境界。n e t m e e t i n g 的特点在于其应用共享、白板、文字聊天 和文件传输成为各类桌面会议系统的标准构件，它的会议功能并不出色，仅仅提供了点 对点的音视频数据的同时传送。 1 9 9 7 年是视频会议领域的发展过程中的重要时刻之一，i t u t ( 国际电联电信委员会) 发布了最新的用于局域网上的视频会议标准协议h 3 2 3 。为那些与i n t e r n e t 和i n t r a n e t 相连的视频会议系统提供了互通的标准，各厂商纷纷推出符合该标准的视频会议产品。 在此以前，用于i s d n 上的群视频会议标准协议h 3 2 0 一直主导着视频会议领域的技术 和产品发展。美国p i c t u r et e l 公司1 9 9 8 的l i v el a n 是当今运行在p c 平台的具有典 型意义的桌面视频会议系统，它具有动态监视网络能力的功能，根据网络负载自动调整 视频信号，既保证桌面视频会议顺利进行，又不使网络超载。 随着i n t e r n e t 的迅速普及，网络的带宽不断增加，各种网络应用得到不断扩展，尤其 是音、视频技术在网络上传输已逐渐成熟，在i p 网上实现视频会议的技术也已经得到了 很大的发展。人们认为在i p 网络特别是互联网上实现视频会议系统或多媒体会议系统 是一件富有诱惑力但又富有挑战性的工作。因为使用t c p i p 通信协议的网络是一个包 交换网络，存在无法控制带宽、端到端时延无法保证等问题，不能很好地支持实时应用。 为此，国内外技术人员展开了积极研究。桌面视频会议系统的发展基本上按照两条路线 进行：一条是学习传统的会议室型会议系统，采用面向连接的单播技术( u n i c a s t i n g ) ， 将基于硬件编解码、中央控制单元( m c u ) 的方案移植到i p 网络，其代表是以色列的v c o n 公司。这些系统的缺陷在于不能最有效的利用网络带宽、处理等资源，往往以牺牲图像 质量和用户数量来换取网络上的正常运行。与此同时，i p 多播( i p m u l t i c a s t ) 技术以其 3 有效节省网络带宽的特点而受到广泛重视基于i p 多播的桌面会议系统异军突起，m b o n e 是最有名的代表。m b o n e 是由一些跨洲的实验性志愿合作者组成的团体，目的是创建一 个半永久性的i p 多播实验测试样板网而无须等到整个互联网都部署i p 多播路由器( v i c 是其免费发布的桌面视频会议系统软件，但它并没有得到广泛的应用) 。现在已经有数 十种基于i p 多播的桌面视频会议投入商业运行，如微软的n e t s h o w ，e m u l i v e 图像公司 的e m u l i v es e r v e r ，s t a r b u r s t 通讯公司的s t r e a mw o r k ss e r v e r 等，i p 多播已经成为 业界认同的一种趋势。 国内在桌面视频会议系统研制方面一直比较落后，这与我国软件总体水平不高有 关。清华大学的m c 0 n f ( 1 9 9 7 ) 采用v f w 和粥i 等采用匿向连接的技术，僵系统没有得到 普及和推广。之后，清华大学承摆国家“八六三”计划通信主题重大课题“基于高速i p 网的多媒体远程教育示范系统”中的“多点实时授课系统”的研制工作，探索了i p 多 播视频会议技术在远程实时授课中的应用。联想集团、上海贝尔、清华同方等也都推出 了基于传统模式的会议系统。目前视频会议系统的发展正处在上升时期，国内各个大公 司都在针对这个市场开发相应的产品，如：上海华平a v c o ni p 视频会议系统、丁丁软 件的s a m ed a t a 网络视频会议、宝利通视p 0 1 y c o m 视频会议系统等等。 市场方面，根据i d c 的统计结果：2 0 0 3 年视频会议市场大概1 0 亿。2 0 0 4 年和2 0 0 5 年，中国视频会议市场增长率将保持在3 2 以上。美国i d g 预测的年度i t 业界热点技术 中，视频会议技术位居前列。全球盛名的通讯专业领域w a i n h o u s e 研究机构在“2 0 0 3 年中国国际多媒体视讯论坛”中就大胆预测，2 0 0 4 年将是视频会议系统的成长“拐 点”。全球将有4 0 亿美金的市场。也就是说，2 0 0 4 年以后，视频会议将进入高速成长 期。据此，我们有理由相信视频会议肯定会成为互联网时代沟通交流的应用“热点”。 由于当前市场上即时通讯聊天工具比较流行，且具有视频会议的某些特征，在这里 我们来对桌面视频会议系统与即时通讯聊天工具进行一下比较： 桌面视频会议系统与即时通讯工具( 如：m s n ，q q ) 相比，有哪些优势呢? 即时通 讯( i n s t a n t s s e n g e r ，简称i m ) 软件多是基于t c p i p 和u d p 进行通讯的，q q 和m s n 就是使用u d p 协议进行发送和接收消息的。即时通讯软件主要是作为一种通讯和娱乐的 工具。而视频会议的图像和声音效果较好；有主席控制机制，可以控制与会者的发言权 限，对整个会议控制；其婀u 有路由机制，能帮助用户找到最短途径，使网上传输的信 息延迟很少。此外，网络视频还采用了多种安全机制，保密性好，避免会议内容的泄漏， 这对用户来说非常重要。 通过上面的传述，我们看到视频会议系统技术方面在未来有如下发展趋势： 1 编解码方式由硬件向软件转化。由于计算机处理速度和附属板卡的处理速度提 高，许多需要专用设备进行的数据处理过程可以交由计算机及其内置的通用板卡来完 成，在效果上没有太大的区别。 2 系统协议类型从h 3 2 0 向h 3 2 3 转化。在初期，由于i p 协议不是很普遍，基于 i s d n 线路，符合h 3 2 0 协议的产品占主要比例。随着近几年i p 协议的普遍应用和互联 网的高速发展，特别是对于宽带网络的普及，符合h 3 2 3 协议的系统自2 0 0 0 年开始占 d 有的比例急剧上升。估计在未来几年，基于h 3 2 3 协议的系统将会取代h 3 2 0 产品。 3 流媒体技术越来越多的应用于视频会议系统中。目前，流媒体技术与i p 视频会 议一样受到重视，两者之间的相互融合正在开创广阔的应用空间。 4 虚拟会议( v i r t u a ls p a c et e l e c o n f e r e n c i n gs y s t e m ，v s t ) 将会出现。虚拟会 议是会议系统的高级形式。它与视频会议系统中采用的独立视频窗口不同，它提供了一 种虚拟会议环境，多个与会者的图像统一出现在虚拟会场中，表现形式是运动参数驱动 的运动人脸模型。系统中的重要部件m c u 将接收到的音、视频码流进行混合，在编码状 态下生成虚拟会议室，并将混合后的业务流传送给每个与会者。这种系统需要v r 技术 支持，涉及到v s t 显示系统，视频对象提取、三维人体建模、空间交互模型等关键技术， 是未来的高级会议形式。 5 多播技术的运用。随着下一代互联网的研究开发，多播技术将会越来越成熟， 由此会使得基于多播的视频会议更加的普及，节省大量的带宽。 三、视频会议系统的应用前景 视频会议系统有很广阔的应用前景，是下一代高速互联网的关键应用技术。视频会 议系统不仅为面对面( f a c et of a c e ) 交谈提供手段，而且有效支持群体协作，这主要表 现为提供工作空间和信息空间的共享。视频会议已经在技术培训、远程教学、远程医疗、 远程监控、生产调度、紧急救援和商务谈判等方面得到广泛应用。此处主要研究和探讨 i p 多播的桌面会议系统在远程教学中的应用。 随着信息技术的发展，远程教学模式越来越被人们所接受，相对于传统意义上的教 学模式，它最大限度地体现了教育的本质。在网络学习环境下，信息工具成为教师教学、 学生学习、校方管理的一种必要手段。与这种学习环境相适应的是系列教育制度、教 育方式的变革及其所表现的优势主要体现在以下几个方面： 1 空间的拓展 2 时间概念的突破 3 教育对象的扩大 4 教学方式的本质变革 5 内容载体质的飞跃 6 教学管理、教学效果测定方法的差异 四、本课题研究的意义 二十一世纪的悄然来临，人类社会进入信息化社会。信息社会对人材知识结构和能 力素质提出了新的要求，教育作为培养人的手段，也呈现出了新的特点。这些特点主要 表现在以下三个方而：首先，素质教育成为教育的核心。全谢提高受教育者的索质和创 薪意谈是教育静核心内容，霭我黼当前靛教育体锖和教学模式很难适应信怠社会对人的 能力培莠和仓q 造力培券这薅方两的要求。其次，信息社会要求慰劳动力进行终蹇纯教弯。 信息社会经济发展的一个爨要的特征是社会财富的创遗与积累对信息产业的依赖越来 越裔，信惑产遣在善涎经济中静院重邋速增翮，在全球经济领域中发挥莆越来越重隳的 作用，世界经济的中心将与信息产业紧紧的联系农一起。同时基于知识敕信愚产业墩是 竞争滠激烈、变化最大的行业。在这样的大背景下，就要求势动者不仅要接受就业前的 培诩鸟教育，蕊且还簧在就监螽氇要不断静攘受教育与绪诵，更新自己的知识。只有这 样才能跟上时代的步伐。最后，信息社会鲍“知识爆炸”现象要求提毫教学质譬和教学 效率。这就使基于i p 的桌面视频会议技术成为远程实时授课的主疆技术手段。 在发遮国家豹“下一 弋互联弼”研究计翔中，基予高速网络的远獠教育被列为主 要应用研究项耳，并殿已续利用视频会议技术实现按际闻实辩授谍。中国也缀霪褪纂予 i p 视频会议技术实现实时授课的研究，在国家“八六三”计划通信主题重大课题“基 子高速l p 网豹多媒体远稔教育承范系统”中，2 0 0 1 年至2 4 年清华大学承糖了“多 点实时授课系统”的毳珏制工作，探索了i p 多援视频会议技术在远稷实时授课中蛇成用， 并在国家自然基金重大项目“中国高速互联研究试验嘲n s f c n e t ”建成的高速网实验 藤帮耨建袋豹e e r n e t 离速主干潮主逶行了系统灞试，对我鬻在广域网上提供多播瑕务 和开展远程授谍具有爨要参考份懂。 随着i n t e r n e t 和软件技术的快速发展，远程教育( d i s t a n c ee d u c a t i o n ) 作为一种 薪兴豹教育方式，突酸了辩闻逢骧煞隈割，成秀教育系统中一支重骚韵力董。福对予传 统教育而畜，远程教商具有以下的优势：( 1 ) 充分的交凝性。虽然教师魏学生处在不霹 的地方，但通过远程教育平台，利用现代的通信网络，教师和学生之问能够得到充分的 交流，仿镰藏奁霜令教室里骰豹；( 2 ) 学习鹃自主毪。在逯程教育系统中，学生酌学 习自主性襁到了充分的发挥。学生按照自己的时瓣和计划，选择学习的课程内褰。并对 于学习中的问题，能够及时得到相应的解答。可以使教育和专业培训服务到每一个人成 为现密，瑟显不受雾| 力襄蘧域等不理因素匏鞭翻。透过远程教学系统，学生髓有更多酶 机会参加特殊教育、继续教育。专业培训，丽且兼顾了传统教学的所有优点；( 3 ) 教弯 资源筵享憔。在我国现有条件下，教学资源还比较缺乏，分布很小平衡。通过远程教育 豹方式，霹鞋使至l 最镳运靛窿区静学生也戆拳受鞠大城市里一流静敬雾藿静讲课，提供给 他们即时有效的丽对丽交流，从丽实现资源共享，最直接的楚节省时间和各种开销。 随着计算机网络技术在校园中的迅速普及，为i p 多播的桌面会议系统在远程教学 中应躅剖浚了瘦蹋懿空润。( 1 ) 当蘸藿凌高校甚至宥条件静中小学都已经据有鑫己瀚校 园网，且宽带接入i n t 。r n e t 网，p c 机硬件酉己置很晦，这些都为实现基于i p 多播提供了 硬件条件；( 2 ) 谶些年来，念国各地高校不断合并和校醒的扩大，如吉林大学由五所高 棱台舞巍毅吉转大学，末j 绛范丈学分海本部和净胃校区，蘧瑾位鼹静势鼗为教学实施 带来一定的困难。教师为教课而寨奔碟走，学生也苦于课后无法与老师和同学交流。露 基予i p 的桌面视频会议应用于远程教学的掇出，从很大程度上解决了上丽的一些问题； 6 ( 3 ) 基予i p 的察瑟援灏会议楚嚣蘸一萋孛宠遘嬲络逶售技术，它在远程教赛中豹瘟弱将健 教学形式更新颗，更加能够体现建构主义教学理论中的交互蚀、协作性。 本文在分橱和较现寿的纂于i p 的褪频会议技零蛇基戤上，提基于i p 多搔实融 授课系统的解决方案，并给出了系统在城域网和广域网的实验分析。 第二枣视缀会议系统的相关技术分析 一、多播视频会议系统简介 上世纪9 0 年代末，蒸于i s d n 的视频会议已经趋予饱和，不会再有太大的发展空间。 1 9 9 8 年i t u t 报出了基予i p 网络的h 3 2 3 视频会议标准，使得视频会议的研究转向i p 网络发震。隧饕# 。3 2 3 v 2 器难熬麓定帮完善，基予i p 两翡巍羰会议将残为今螽该领域 发展的主流。 在 l 。3 2 3 系统中的通信可以卷成是褪频、音频、控制信患的混合。系绞控制功是 h 3 2 3 终端酶核心，它掇供了h 3 2 3 终端芷确操作的德令。这麓功能包括呼叫控制( 建 立与拆除) 、邋力切换、命令和指泳信令以放用于开放和描述逻辑信道内容的报文等。 整令系统瓣控爨囊 。2 4 5 控剿售邀、嚣2 2 5 。程题售令售道鞋及r a s 薅遂据馔。 在h 3 2 3 多媒体通信系统中，控制信令和数据流的传送利用了面向连接的传输机制。 在i p 协议中，i p 与t c p 协作，共间完成面随连接的传输。可靠的传输保证了数据数据 惫转输辩赘滚麓控裁、逡续性浚及燕确注，襁也可戆萼 起簧输辩延疆及占用网络宽带。 h 3 2 3 将可靠的t c p 用于h 2 4 5 控锘4 信道、t 1 2 0 数据信道，呼叫信令信遒。而视频和 音频傣息采用不可靠懿、匿囱非恣接蛉传埝方式，郎枣l 爝用户数摄协议u 静( u s e r d a t a g r a l i lp r o t o c 0 1 ) 。u 卿无法提供很好的q o s ，只掇供最少的控制信息，因此传输时 延较t c p 小。在有多个视频流和音频流的多媒体通信系统中，基于u d p 和不可靠传输利 瑁l p 多点广援秘蠢i e 弹蜜瓣簧输秘议躲p 懿疆褫频帮音蔟售患。 p 多撩楚鞋毡静方式 进行不可靠多点广播传输的协议。根据h 3 2 3 标准，多点视频会议模式可分为集中式、 分布式和集散式。 l ，集中式多点会议 集中式多点会议与传统的会议系统( 如h 3 2 0 系统) 一样，会议成员将所有的音频、 视频数攥和控制信息以点对点魄方式传送绘粥u ，处理鼹秀分裂技送给鼹鸯浆会议戏爨： 由粥u 中的多点控制部分( 晒通过h 。2 4 5 来实现控制功能，由m c u 中的多点处理单元( m p ) 来实现多点音频混合，多点视频切换和混合，以及多点数据传递控制，并将处理结果回 送参鸯会波静终端。 2 分布式多点会议 这种工作方式是传统视频会议系统所没奄的，在分布式多点会议中，系统中没毒 淑u ，鞠没有集巾控翩和集中管理，赫c u 靛功麓潋粥帮艄功能模块分鄹存柱于系统的其 它设备中( 如终端、网关和网守处邋) 。利用多播技术在会议成员之问传送音频和视频信 号。 3 集散式雾点会议 集散式多点会议是集中式和分布式多点会议的组合，在这种方式下雾点控制部分 ( 粥) 蹩疆集中方式工终弱。多熹簸瑾裂有：密频式集中处瑾、褫频式分数处理帮撬频式 集中处理、音频式分散处理两种。 视频i o 接口 音频l o 接口 用户数 据应用 系统控 裁婿户 接霸 视频c o d e c h 2 6 l ，h 2 6 3 音频c 0 d e c g 7 1 1 ，g 7 2 3 ， q 7 2 8 ，g 7 2 9 接收 通路 延时 麓 较 胺 隧l 、h 3 2 3 终端的功能獬框图 3 2 3 终瀛豹功裁其体介缮懿下： 1 视频编解码器( c o d e c ) 。其图像格式为h 2 6 l h 2 6 3 的s q c i f ，q c if c i f ，4 c i f ， t 6 c i f 。视频遴季亍b c h 纠错，允许以不对拣 率、帧攀、图像分辨率运行。援频滚擞撂 2 2 5 o 分组协议的规定格式进行传送，每个视频开放的逻辑倍道应伴随有一个为视频 控制歼放的逻辑信道。 2 。音频编瓣妈器( e e e ) 。塞摄据g 。? l l 蠢难编褥，戆够笈送纛接毅a 率，u 搴信 号。一个终端可选择运用g 7 2 2 ，g + 7 2 8 ，g 7 2 9 ，m p e g l 音频和g 7 2 3 标准进行编解码， 并可进行不对称工作。可以通过 1 2 4 5 交换能力信息来协商实现。音频流搬据h 2 2 5 o 标潦逡行格式讫，每个裔频开放静逻辑信道液俘隧一个为音频控铡开放的逻辑信道。 3 数据通道。数据功能是基于t 1 2 0 系列建议的基础上，通过h 2 4 5 通信规程来 控制。一个和多个数据镀遴是可选的，投撵艨蘑熬要求，数据僖道霹敷是双霆或是攀离 的。 4 h 2 4 5 控制。h 2 4 5 控制信遒承载管理h 3 2 3 系统操作的端到端控制消息，甑括 能力交换、逻瓣信遂戆开鞠关、模式谯宠较请求、滚量控翻溃塞及逶霜螽令翻指示。 2 4 5 信令_ 在两个终端恻或一个终端和m c u 间建立，对于端点间参与的呼叫，端点应在每一个 方向上建立一个h ，2 4 5 控镱4 信道，并使用 1 2 4 5 标准的消息和救程。 s 。浮皤控潮。运璃 1 2 2 5 o 簿嘲控翻僚令来建立两个h 。3 2 3 终端间的连接。呼h q 信令信道的开启先于h 3 2 3 终端间的h 2 4 5 倍道和其它任何逻辑信道的建立。 6 。r a s 控利。r a s 馈号是终搂与惩守之瓣使用的。r 矗s 是终蠛与网守之阔为了懿逛 ( r e g i s t r a t i o n ) ，管理( a d m i s s i o n ) 、状态( s t a t u s ) 、带宽改变和两者脱离关系等过程 q 所需安的信号。r a s 信道不受h 2 4 5 控僚4 信邋管理。系统若没有网守，则不建立r a s 信 遵，系统中存程两守鞋，r 矗s 是最攀建立戆镶道。 7 网络接翻。h 3 2 3 终端的网络接口是由h 2 4 5 建议描述的。它规定网络接口必须 为系统提供对h 。2 4 5 控嚣信遭、数掇信道、孵h q 信令傣遂提供霹爨的溃到端服务以及慰 音颓、视频和r a s 信道掇供不可靠的端蓟端瑕务。这些服务可以憝双工的，也可班趋单 工的，单播的或多播的。 二、i p 多播视频会议系统网络协议 ( 一) t c p i p 协议 p i p 是用于计算枫通信的一缀协议，我们通常祢它为l c p i p 协议簇。它是7 0 年代巾期美国豳防部为其艨p a n 酣广域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础 组建的i n t e r n 眦是目前国际上规模最大的计算机网络。t c p i p 怒一个稳定的、构造优 囊夔、蜜骞竞争魅夔捺议。耗p 彝l p 莛嚣令猿立量紧豢缝合静耱议，受奏餐淫寒零l 警数 据报文在i n t e r n e t 上的传输。二者使用专门的报文头定义每个撤文的内容。t c p 负责和 远程主机的连接：i p 负责寻址，使报文正确的到达目的地。t c p i p 有如下的特性嘲： l 。伉夔豹酸甥；恢复瓿翻。 2 在不中断现有服务的情况下加入网络。 3 。裹效的镶误处理枫铡。 4 平台无关性。 5 低数据开销 羊e p l p 巍藏瑟懿戆壤螽矮一起，都是撵供应霜程缪润稳互遴薅戆莰藏。这耱竣藏辘 在不阐的网络绐构和协议及不同的激机上提供透明的通信服务。落为外界提供了一个编 程界聪，而不怒直接的服务。用户服务要靠熬于协议的癍用程序来实现。 托p i p 是建立在物蠼两e t 沁r n e t 鞠d ix 2 5 等) 上懿一缀宠整静嗣络协议。阉2 将t c p i p 和i s o 中的o s i 七层参考模型作个对照，滴楚地说明t c p i p 的网络协议结 掏。由图可以番滋，t c p l p 按议缓分为数撵链鼹层、网络屡、簧竣层窝应用蒺等4 令蔟。 国2 、l s 0 7 0 s l 与，r c 聊p 协议 】o 一一一一 用户开发的应用程序与通讯协议有三种依赖关系，第一：依赖标准应用层协议( 调 罐它铜掰撬供酌席函数) ，第二：藏接依赖与t c p 葳u 静协议( 如调甭s ( ) c k e t ) ，第三： 依赖于i p 协议。本系统是簸嚣秘依赖关系的调用。 t c p 建立在i p 协议上，提供种面向连接的高可靠性的服务，提供协议端口，以保 证送程逶话。i p 侮议不提供任褥掰靠稳服务，因魏t c p 的可靠往完全由自身来实现。为 了保诞t c p 可靠她提供服务，t c p 揍议在内部作了大量工作，来解决通信中的不可靠阀 题，实现的方法比较复杂，在协议内部提供了确认和超时重传机制，并引进三次握手机 髑来建立逡接与撇销连接，菊外交子路灞器中的数据超载丽将弓| 起锎塞，釜发生捅塞， 路由器将会抛弃一定量的数据摄，从面导致爨传，大量的重传又会进一步加强拥塞，这 种恶性循环有可能导致整个网络光法正常工作。因此，简单地采用确认超时重传技术不 麓完全解浚可靠性溺题，蕈c p 还努须提供适当祝寿来逡行捐塞控铜，因而托p 通过牺毪 效率来获得可靠 生。t c p 报文格式如图3 所示； 0481 62 43 l 信源撩口 信宿端口 序号 确认号 报头长度保留鹞位 窗口 校验魏紧急搂针信源溃口 选项填充字节 数据 匿3 、t 1 0 p 摄交格式 ( 二) 数据报协议u d p u 冲是建立在i p 协议之上，阐i p 协议一样提供无连接数据报传输。相对于i p 协议， 它唯一增加躲能力是掇供揍议端强，以保证遴程逶售。凌于u 鼯是嚣连接逶镑，困露没 有连接的建立和拆除的开销，而且没有差错校验，流量控制等开销，另外i p 协议的一 个准剐是“尽力传输”，困诧，u d p 其有商效率，传输快，连接建立时闻短的优点，适 台于实时邋售，如程频会议、网上塞援筹多媒体遽綮业务。毽基于u 耱豹应弱稷彦程不 可靠的网络上必须自己解决可靠性问题( 比如报文菘失、魇复、失序和流量控制簿) 。u d p 报文的格式骊图4 。双缀文的格式可班看出，报头怒很小的( 仪8 酌，可见u d p 的报文效 率是缎嘉的。 o 1 63 1 u d p 信源端臼u 卯信源端日 u d p 长度u 孵校黢 数据 图4 、u d p 摄文壤式) ( 三) r t p r 豫p 携议 1 r t p 协议 r l p 提供具体实时特捱敢、蠛剩端蛉数据健送骚务。题p 数据铸送黢务孛镪会了装 载数据的标识符、序列计数、时毅和传送监视。通常r t p 的报文由u d p 来装载的。如果 支持它敢网络能掇供多攘( m u l t i c & s t ) 功缝。则r 豫也霹耀多攒憋数据送绘多令爨验鼹 户。另外r t p 没有提供任何确傈按时传送数据的机制，也没有提供任何质量保证。同样 r t p 不保证数据r 卵包按序号传邀，即使在下层网络能够保证可烂传送匏条传下，也不 缣证数据包按序母传送。包含在r t p 中的序号可提供接收方用于燕构数据包序列，也可 以用于包的定位。 在r 肾中，复胄j 是国舀豹抟送地址( 掰络地皱酾端日号) 来提供，一个传送地址单元 一个r t p 会话。例如，在个会议中包含有音频粥流和视频码流是分别用不同的r t p 会 锈( 一觳溺同一髫的遣网络遗址翻不弱静璐口来确定不嗣的传送燎址) 来传送的，丽不是 用载荷类别或s s r c 字节作区分程单独一个r t p 会话中来进行复用传送。阈定报头的r t p 羧文绩椽麴蚕5 繇示： o23481 62 43 l vpxc cm 载荷类别( p t ) 序号( s n ) 瓣戳( t i 臻e s t 鑫穰p ) 同步源橼识( s s r c ) 舞麸源檬谖瀵零c s r ( 转一1 5 顼) 扩展头 用户数攥擐 图5 、r t p 报文结构图 r t p 报文中各字段的含义如下： v ：版本号： p ：附加标记位，用以说明包鼹是否附有非负荷信息。这些附加的信息可用于加密或 邋知低层协议，一个数搬单元封装毒几个r t p 包： x ：扩臌位。糟x = i ，液示r t p 头后附有一变长的扩展头： c c ：c s r ( 计数，表示固定头聪有多少个c s r 标识符) ； 酣：标记位，掰阻标记数据流中的重要事件，如帧边界等： p t ：负荷类型。接收端据此来识别媒体类型。如果是编码数搌，则p t 决定着接收端 逡弱麓解褥器： 序号：每个r t p 数据包按发送先后次序依次增l ，用于接收端的丢包捡测和对接收段 豹数据惫避彳亍簿澎： 时戳：记录r t p 包中数据开始产生的时钟时间，用于阔步和包到达间隔抖动计算。 s s 黼糠谈雩孥：同步深( s y n e 缸o n z a t i o ns 。u r e e ) 标识符，蠲戳识鬟丽步源。 】2 c s r 标识符：贡献源( c o n t r i b u t i o ns o u r c e ) 标识符，可以有o 一1 5 项、每项4 字节长。 c s r ( 标识符用以识别和r t p 包中负荷相关( 提供负荷) 的源。提供源标识项数由c c 字段 来确定。 为了能满足各种应用的需要，如果固定报头提供的字段不能满足打包、解包方案所 需要的信息，r t p 报头可进一步扩展，此时x 比特将置+ 1 ，但必需在轮廓文件中详细说明， 以被其它应用所了解和兼容。 2 实时传输控制协议r t c p r t c p 是r t p 的控制协议，它用于监视网络的服务质量和在正在进行的与会者会话中 传递信息。r t c p 的基本作法是周期性地向会话的所有参与者进行通信，因此容易在提供 m u l t i c a s t 的子网实施，r t c p 采用和数据包分配传送的相同机制来发送控制包。和r t p 协议相同，r t c p 协议也要求下层协议提供复用手段。r t c p 有4 个功能： ( 1 ) 它的基本功能是提供关于数据传输质量的反馈。这种反馈可以用来进行流量的 拥塞控制，也可以直接用来监视网络，用来诊断网络中出现的问题。这种反馈功能由r t c p 的接收者报告和发送者报告来实现。 ( 2 ) r t c p 为每个r t p 源携带一个永久的被称为规范性名字c n a m e ( c a n o n i c a ln a m e ) 的传输层标识符。当r t p 发现不同流的s s r c 标识发生冲突或在程序更新后s s r c 可能改 变，而接收者需