畢業(yè)設(shè)計(jì)基于P2P教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)論文

1、基于 p2p 教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)目 錄摘摘 要要.3abstractabstract.4第第 1 1 章章 緒論緒論.51.1 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題.51.2 iptv 技術(shù)在高校教務(wù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀.61.3 論文主要研究?jī)?nèi)容.61.4 論文結(jié)構(gòu)安排.7第第 2 2 章章 相關(guān)理論及技術(shù)相關(guān)理論及技術(shù).82.1 流媒體.82.1.1 流媒體技術(shù).82.1.2 流式傳輸?shù)奶攸c(diǎn) .92.1.3 流媒體技術(shù)原理.102.2 mvc 概述.112.2.1 mvc 模式.112.2.2 jsf 框架.122.3 流媒體關(guān)鍵技術(shù).122.3.1 視頻壓縮編碼.132.3.2 操體服務(wù)器.132

2、.3.3 流媒體傳輸.142.4 對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在 iptv 中的應(yīng)用.142.5 p2p流媒體.162.5.1 p2p 流媒體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).16第第 3 3 章章 系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)需求分析.183.1 教學(xué)輔助系統(tǒng)總體需求.183.1.1 目標(biāo)需求.183.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析.193.2.1 選課子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析.193.2.2 用戶管理子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析.203.2.3 成績(jī)子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析.213.2.4 考勤子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析.22第第 4 4 章章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì).244.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo).244.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì).244.2.1 系統(tǒng)邏輯體系結(jié)構(gòu).244.2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

3、圖.254.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì).264.3.1 在線選課 .264.3.2 用戶管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì).274.3.3 成績(jī)子系統(tǒng)設(shè)計(jì).284.3.4 視頻子系統(tǒng)設(shè)計(jì).294.3.5 p2p 流媒體視頻下載.294.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì).324.4.1 數(shù)據(jù)對(duì)象模型設(shè)計(jì).324.4.2 數(shù)據(jù)對(duì)象 e-r 圖.334.4.3 數(shù)據(jù)訪問(wèn).33第第 5 5 章章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).355.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具.355.2 jsp 與p2p流媒體數(shù)據(jù)交互.365.2.1 流媒體與 jsp .365.2.2 交互的 jsp 流媒體系統(tǒng) .36第六章第六章 系統(tǒng)運(yùn)行及效果系統(tǒng)運(yùn)行及效果.406.1 系統(tǒng)信息公告.406

4、.2 作業(yè)管理.416.3 考勤管理.436.4 視頻點(diǎn)播效果圖.44結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ).45致謝致謝.47參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).48摘 要教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)是高校信息管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)及關(guān)鍵，傳統(tǒng)教學(xué)輔導(dǎo)依靠人工操作，十分耗時(shí)和費(fèi)力。開(kāi)發(fā)一種基于分布、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的智能教學(xué)輔導(dǎo)平臺(tái)迫在眉睫。本論文結(jié)合教學(xué)際情況，給出了一種新的高校教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的整體模型設(shè)計(jì)，提出了和j2ee架構(gòu)技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路。傳統(tǒng)教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)采用asp等服務(wù)器端腳本語(yǔ)言開(kāi)發(fā)而成，系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯與表示層混合在一起，系統(tǒng)可重用性、可移植性等方面較差。因此本文引入業(yè)界廣泛使用并十分成熟的j2ee體系結(jié)構(gòu)。在以上研究工作的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)windo

5、ws平臺(tái)下的基于流媒體的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案該方案采用了客戶/服務(wù)器模式，將系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題分化為客戶端的設(shè)計(jì)與服務(wù)器端的設(shè)計(jì)，這樣簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，在具體的實(shí)現(xiàn)上，客戶端和服務(wù)器端又分別采用了模塊化的思想，簡(jiǎn)化了實(shí)現(xiàn)的難度。采用mvc設(shè)計(jì)模式并運(yùn)用jsf web應(yīng)用框架來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一個(gè)教學(xué)系統(tǒng)，從而試圖克服上述的缺點(diǎn)。本系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)功能是學(xué)生考勤管理、課程管理、選課系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、成績(jī)管理等。系統(tǒng)遵循軟件工程的思想，完成了教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后,對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并展望了進(jìn)一步的研究工作。關(guān)鍵詞:j2ee；教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)；mvc；jsfabstract college teachin

6、g management is the foundation of modernization of college information management. the traditional teaching management depends on manual operation, which is time-consuming and laborious. its critical to develop an intelligent teaching management system based on distributed and network computing.comb

7、ined with the present situation of our schools teaching management, the thesis gives a new design model of college management system based on campus network, and proposes a new design combining data mining with j2ee teehnology.the traditional teaching system was developed by using asp or other serve

8、r scripts, which make reuse and transplantablity poor ,because business logical layer and presentation layer are mixed together.to overcome above disadvantages, the author introduces j2ee, which is widely used in present industry, designs and develops a new teaching management system by adopting mvc

9、 model and jsf web framework. the developed teaching management system contains suchmain functions as student information management,teacher management, select-course management, and score management. this thesis completes the static and dynamic modeling of the system by using pd as model language a

10、nd following the software engineering.at last, a summarization about this thesis and future research workare given.key words:j2ee; teaching management system; mvc;jsf第 1 章 緒論1.1 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題近年來(lái)隨著高等教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，高校教務(wù)管理的工作量隨之增加。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用不斷普及、網(wǎng)絡(luò)速度不斷提高，如何充分利用這些資源，使傳統(tǒng)的教育方式更好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，是教育領(lǐng)域面臨的重大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。教學(xué)

11、輔導(dǎo)管理系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱教學(xué)管理系統(tǒng))是高校的主要日常管理工作之一，涉及到校(院)、系、教師、學(xué)生等諸多方面，隨著教學(xué)體制的不斷改革，尤其是學(xué)分制、選課制的展開(kāi)和深入，教學(xué)日常管理工作日趨繁重、復(fù)雜。計(jì)算機(jī)化的高校管理系統(tǒng)充分利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)，將全校教師、學(xué)生、課程、學(xué)生成績(jī)、教室等信息統(tǒng)一管理，代替人工操作，大大提高了工作效率和準(zhǔn)確度。在國(guó)外，據(jù)1999報(bào)告顯示在美國(guó)越來(lái)越多的大學(xué)通過(guò)校園網(wǎng)為師生提供各種服務(wù)。約有70.2%1的大學(xué)允許學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)遞交入學(xué)申請(qǐng)表。同時(shí)，為學(xué)生提供在線課程目錄的大學(xué)比例也從1997年的65.2%1增加到1999年的76.9%1；國(guó)內(nèi)高校教務(wù)管理系統(tǒng)的

12、發(fā)展主要經(jīng)歷了下面幾個(gè)階段2。第一個(gè)階段是基于單機(jī)的教務(wù)管理系統(tǒng)，這類(lèi)系統(tǒng)管理內(nèi)容和功能比較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)不能有效共享，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰；第二個(gè)階段是基于c/s(client/server)模式的教學(xué)管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)由客戶端應(yīng)用程序和服務(wù)器端管理程序組成，其中的客戶機(jī)被稱為“胖”客戶機(jī)，因?yàn)樗臉I(yè)務(wù)邏輯全部集中在客戶端，在維護(hù)和升級(jí)上需要耗費(fèi)大量精力；第三個(gè)階段是基于b/s(browse/server)模式的教學(xué)管理系統(tǒng)，也是當(dāng)今的主流開(kāi)發(fā)模式。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校的教務(wù)管理系統(tǒng)是b/s和c/s模式相結(jié)合的開(kāi)發(fā)模式，獲得了不錯(cuò)的效果，比如清華大學(xué)和西南交通大學(xué)的高校教務(wù)管理系統(tǒng)都是國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)2的教務(wù)

13、系統(tǒng)。但是此類(lèi)系統(tǒng)也存在著下面的許多問(wèn)題。以西南交通大學(xué)的教務(wù)管理系統(tǒng)為例，系統(tǒng)中處理業(yè)務(wù)邏輯的代碼都嵌套在html頁(yè)面中，這樣使得表示層與業(yè)務(wù)邏輯混合在一起，使得頁(yè)面難以修改和維護(hù)，所以需要改進(jìn)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。同時(shí)系統(tǒng)在可復(fù)用性、可擴(kuò)展性上有待改進(jìn)。1.2 iptv 技術(shù)在高校教務(wù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀iptv即網(wǎng)絡(luò)電視，它是利用ip寬帶網(wǎng)絡(luò)，以“電視機(jī)+機(jī)頂盒”為主要終端設(shè)備，為用戶提供包括電視節(jié)目在內(nèi)的互動(dòng)多媒體服務(wù)的寬帶增值業(yè)務(wù)。iptv能提供點(diǎn)播、廣播/直播、視頻通信、短信/彩信、信息服務(wù)、游戲等業(yè)務(wù)。 iptv技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)，主要包括音視頻編解碼技術(shù)、流媒體傳送技術(shù)、寬帶接入網(wǎng)絡(luò)

14、技術(shù)、ip機(jī)頂盒技術(shù)等。1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容j2ee是一種利用java2 平臺(tái)來(lái)簡(jiǎn)化企業(yè)級(jí)解決方案的開(kāi)發(fā)、部署和管理相關(guān)的復(fù)雜問(wèn)題的體系結(jié)構(gòu)。j2ee技術(shù)的基礎(chǔ)就是java 2平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)版。目前它已經(jīng)成為企業(yè)級(jí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的首選解決方案。本文的主要工作如下:(1)系統(tǒng) 研究了j2ee的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)體系結(jié)構(gòu)中的各個(gè)技術(shù)做了簡(jiǎn)要介紹。(2) 對(duì)mvc(model-view-controller)設(shè)計(jì)模式作了詳細(xì)介紹，研究了它三個(gè)組成部分的職能。接下來(lái)對(duì)它的實(shí)現(xiàn)框架jsf進(jìn)行分析，并分析了jsf的工作作流程。(3)以 mvc設(shè)計(jì)模式為基礎(chǔ)，運(yùn)用j2ee相關(guān)技術(shù)和jsf框架構(gòu)建高校教學(xué)管理系統(tǒng)是本論文工

15、作的核心。作者分析了一些大學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，以及開(kāi)發(fā)模式，業(yè)務(wù)邏輯與表示層代碼混合在一起，可讀性和可修改性較差，因此提出了用新的技術(shù)和框架建立一個(gè)可復(fù)用性好，擴(kuò)展性強(qiáng)和分層結(jié)構(gòu)清晰的教務(wù)系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)的需求進(jìn)行了較全面的分析和總結(jié)，給出了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)的用例圖，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后是編碼實(shí)現(xiàn)。1.4 論文結(jié)構(gòu)安排第一章 緒論:論述了課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，并在高校教務(wù)系統(tǒng)中引入iptv技術(shù)，探討其應(yīng)用現(xiàn)狀。第二章 論文相關(guān)理論和技術(shù):對(duì)論文中用到的相關(guān)技術(shù)做了簡(jiǎn)要的介紹，主要有j2ee體系結(jié)構(gòu)、mvc設(shè)計(jì)模式、js

16、f框架以及iptv的概念。第三章 教學(xué)輔助系統(tǒng)需求分析:作者首先分析了系統(tǒng)的總體目標(biāo)和業(yè)務(wù)功能需求，然后就各個(gè)子系統(tǒng)如考勤系統(tǒng)、作業(yè)管理系統(tǒng)、成績(jī)系統(tǒng)、教師系統(tǒng)給出了其業(yè)務(wù)流程，最后給出了它們各自的流程分析圖。第四章 教學(xué)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì):首先分析系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。 第五章 教學(xué)輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn):首先對(duì)開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)工具作了簡(jiǎn)要的介紹，然后闡述了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)思路。最后給出選課系統(tǒng)、作業(yè)管理系統(tǒng)、成績(jī)系統(tǒng)、課程管理系統(tǒng)和課件點(diǎn)播系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。第六章 系統(tǒng)運(yùn)行及效果圖:截取系統(tǒng)的一些典型的運(yùn)行效果圖并做簡(jiǎn)單的介紹。結(jié) 束 語(yǔ) :總結(jié)論文工作的成果及需要進(jìn)一步研

17、究的內(nèi)容。第 2 章 相關(guān)理論及技術(shù)2.1 流媒體隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始帶給人們形式多樣的信息。從在網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)第一張圖片到現(xiàn)在各種形式的網(wǎng)絡(luò)視頻、三維動(dòng)畫(huà)，人們的視聽(tīng)覺(jué)在網(wǎng)絡(luò)上得到了很大的滿足。但人們又面臨著另外一種不可避免的尷尬:在網(wǎng)絡(luò)上看到生動(dòng)清晰的媒體演示的同時(shí)，不得不為等待傳輸文件而花費(fèi)大量時(shí)間。為了解決這個(gè)矛盾，一種新的媒體應(yīng)用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這就是流媒體技術(shù)。所謂流媒體(streaming media)是指在網(wǎng)絡(luò)中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體，如音頻、視頻或多媒體文件。顯然，流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸。而流式傳輸技術(shù)就是把連續(xù)的聲音和圖像信息經(jīng)過(guò)壓縮處理后放到網(wǎng)

18、站服務(wù)器上，讓用戶一邊下載一邊收聽(tīng)觀看，而不需要等待整個(gè)文件下載到自己的機(jī)器后才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。在這種傳輸方式下，即使在網(wǎng)絡(luò)非常擁擠或很差的撥號(hào)連接條件下，也能提供清晰、不中斷的視音頻媒體信息給客戶，從而使得窄帶互聯(lián)網(wǎng)傳輸多媒體成為可能。2.1.1 流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)流式傳輸有兩種方法 :順序流式傳輸 ( progressive streaming transport)和實(shí)時(shí)流式傳輸 (real-time streaming transport)。實(shí)際應(yīng)用中采用哪種傳輸方法可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。1.順序流式傳輸順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時(shí)用戶可以在線觀看媒體信息，在給定時(shí)刻，用

19、戶只能觀看已下載的那部分，而不能跳到還未下載的部分。順序流式傳輸不像實(shí)時(shí)流式傳輸那樣，在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度做調(diào)整。由于標(biāo)準(zhǔn)的 http 服務(wù)器可提供順序流式傳輸服務(wù)，也不需要其他特殊協(xié)議，所以順序流式傳輸經(jīng)常被稱作 http 流式傳輸。順序流式傳輸比較適合高質(zhì)量的短片段，如片頭、片尾和廣告，由于該文件在播放前觀看的部分是無(wú)損下載的，這種方法保證了多媒體播放的最終質(zhì)量。但這也意味著用戶在觀看前，必須經(jīng)歷延遲，對(duì)較慢的連接尤其如此。對(duì)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器發(fā)布短片段，順序流式傳輸顯得很實(shí)用，它允許用比調(diào)制解調(diào)器更高的數(shù)據(jù)速率創(chuàng)建視頻片段。盡管有延遲，畢竟可讓你發(fā)布較高質(zhì)量的視頻片段。順序流式文件是

20、放在標(biāo)準(zhǔn) http 或 ftp 服務(wù)器上，易于管理，基本上與防火墻無(wú)關(guān)。順序流式傳輸不適合長(zhǎng)片段和有隨機(jī)訪問(wèn)要求的視頻，如:講座、演說(shuō)與演示。它也不支持現(xiàn)場(chǎng)廣播，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，它是一種點(diǎn)播技術(shù)。2.實(shí)時(shí)流式傳輸實(shí)時(shí)流式傳輸是指保證媒體信號(hào)帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接帶寬相配匹，使媒體可以被實(shí)時(shí)得看到。實(shí)時(shí)流與 http 流式傳輸不同，他需要專(zhuān)用的流媒體服務(wù)器與傳輸協(xié)議。實(shí)時(shí)流式傳輸總是實(shí)時(shí)傳送，特別適合現(xiàn)場(chǎng)事件，也支持隨機(jī)訪問(wèn)，用戶可快進(jìn)或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容。理論上，實(shí)時(shí)流一經(jīng)播放就可不停止，但實(shí)際上，可能發(fā)生周期暫停。由于實(shí)時(shí)流式傳輸必須配匹連接帶寬，這就意味著在以調(diào)制解調(diào)器速度連接時(shí)圖象質(zhì)量較差。而

21、且，如果因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)擁塞或出現(xiàn)其它問(wèn)題而導(dǎo)致出錯(cuò)和丟失信息被忽略掉，那么視頻質(zhì)量也會(huì)很差。實(shí)時(shí)流式傳輸需要專(zhuān)用的流媒體服務(wù)器，如 quicktime streaming server, realserver 與 windows media server。這些服務(wù)器允許對(duì)媒體發(fā)送進(jìn)行更多級(jí)別的控制，因而系統(tǒng)在設(shè)置、管理方面要比標(biāo)準(zhǔn) http 服務(wù)器更加復(fù)雜。實(shí)時(shí)流式傳輸還需要特殊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持，如:rtsp(realtime streaming protocol)等。這些協(xié)議在有防火墻時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，導(dǎo)致用戶不能看到一些實(shí)時(shí)內(nèi)容。2.1.2 流式傳輸?shù)奶攸c(diǎn)流式傳輸與單純的下載方式相比，有以下優(yōu)勢(shì)

22、:1.啟動(dòng)延時(shí)大幅度地縮短在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中，用戶不必像非流式播放那樣等到整個(gè)文件全部下載完畢后才能欣賞多媒體內(nèi)容，而是只需經(jīng)過(guò)幾秒或幾十秒的啟動(dòng)延時(shí)就可以欣賞了，大大縮短了啟動(dòng)延時(shí)。2.對(duì)系統(tǒng)緩存容量的需求大大降低由于互聯(lián)網(wǎng)是以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸，數(shù)據(jù)被分解為許多包在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)使各個(gè)數(shù)據(jù)包可能選擇不同的路由，故到達(dá)用戶計(jì)算機(jī)的時(shí)間延遲也就不同。所以，在客戶端需要緩存系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng)的影響和保證數(shù)據(jù)包傳輸順序的正確，使媒體數(shù)據(jù)能夠連續(xù)輸出，不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁堵而使客戶端的播放出現(xiàn)停頓。雖然流式傳輸仍需要緩存，但由于不需要把所有的動(dòng)畫(huà)、視音頻內(nèi)容都下載到

23、緩存中，因此，對(duì)系統(tǒng)緩存的要求大大降低。3.流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)有特定的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)采用 rtp(realtime ttransport protocol)/rtcp(realtime transport control protocol), rtsp 等實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，更加適合視音頻多媒體信息在網(wǎng)絡(luò)上的流式傳輸。2.1.3 流媒體技術(shù)原理流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于 tcp 傳輸需要較多的開(kāi)銷(xiāo)，故不太適合傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方案中，一般采用 http/tcp 來(lái)傳輸控制信息，而用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議/用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (rtp/udp)來(lái)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要緩存。因?yàn)橐粋€(gè)實(shí)時(shí)視音

24、頻源或存儲(chǔ)的視音頻文件在傳輸中被分解為許多數(shù)據(jù)包，而網(wǎng)絡(luò)又是動(dòng)態(tài)變化的，各個(gè)數(shù)據(jù)包選擇的路由可能不相同，故到達(dá)客戶端的時(shí)延也就不同，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包有可能后到。為此，需要使用緩存系統(tǒng)來(lái)消除時(shí)延和抖動(dòng)的影響，以保證數(shù)據(jù)包順序的正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能夠連續(xù)輸出。通常高速緩存所需容量并不大，因?yàn)橥ㄟ^(guò)丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)容可以重新利用空出的空間來(lái)緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容。流式傳輸?shù)倪^(guò)程一般如下:用戶選擇某一流媒體服務(wù)后，web 瀏覽器與 web 服務(wù)器之間使用http/tcp 交換控制信息，以便把需要傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來(lái)； web 瀏覽器啟動(dòng)音視頻客戶程序，使用 http 從 web 服務(wù)器檢

25、索相關(guān)參數(shù)來(lái)對(duì)視音頻客戶程序初始化，這些參數(shù)可能包括目錄信息、視音頻數(shù)據(jù)的編碼類(lèi)型或與視音頻檢索相關(guān)的服務(wù)器地址；視音頻客戶程序及音視頻服務(wù)器運(yùn)行實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議，以交換音視頻傳輸所需的控制信息，實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議提供執(zhí)行播放、快進(jìn)、快倒、暫停及錄制等命令的方法；視音頻服務(wù)器使用 rtp/udp 協(xié)議將視音頻數(shù)據(jù)傳輸給視音頻客戶程序，一旦視音頻數(shù)據(jù)抵達(dá)客戶端，視音頻客戶程序即可播放輸出。需要說(shuō)明的是，在流式傳輸中，使用 rtp/udp 和 rtsp/tcp 兩種不同的通信協(xié)議與視音頻服務(wù)器建立聯(lián)系，目的是為了能夠把服務(wù)器的輸出重定向到一個(gè)非運(yùn)行視音頻客戶程序的客戶機(jī)的目的地址。另外，實(shí)現(xiàn)流式傳輸一般

26、都需要專(zhuān)用服務(wù)器和播放器。流媒體技術(shù)的原理如圖 3-1 所示:2.2 mvc 概述mvc是model-view-controller的簡(jiǎn)稱，即模型一視圖一控制器。mvc是xerox在8o年代為smalltalk語(yǔ)言提出的一種設(shè)計(jì)模式，其核心為三個(gè)模塊:模型、視圖和控制器。該設(shè)計(jì)模式如今己被廣泛使用。2.2.1 mvc 模式在最初的 b/s應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程中，一般處理業(yè)務(wù)邏輯代碼都嵌入在html頁(yè)面中。這樣做使得表示層與業(yè)務(wù)邏輯混合在一起，頁(yè)面難以修改和維護(hù)。m vc設(shè)計(jì)模式把輸入、輸出和處理分成獨(dú)立的處理模塊，并在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)將其結(jié)合，這樣使得程序開(kāi)發(fā)的藕合度非常低。其中，視圖負(fù)責(zé)與用戶交互，接收用

27、戶輸入，并將結(jié)果返回給用戶，視圖一般由jsp頁(yè)面組成；模型用來(lái)處理軟件要涉及的業(yè)務(wù)范圍，它主要是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型和業(yè)務(wù)邏輯模型，并通常負(fù)責(zé)與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)交互，模型一般由javabean。 ejb等組成;控制器是整個(gè)mvc模型的核心，它起著總體協(xié)調(diào)和控制的作用，如調(diào)用某個(gè)模型組件完成某些業(yè)務(wù)功能并最終向用戶返回某個(gè)視圖組件。2.2.2 jsf 框架jsf(或者faces)是構(gòu)建java web應(yīng)用的ui框架,它基于java社區(qū)流行(jcp)開(kāi)發(fā),已經(jīng)成為javaee的一部分。faces的一個(gè)主要目標(biāo)是為java web應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域帶來(lái)rad風(fēng)格的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，就像microsoft visual basi

28、c 和 borland delphi一樣。jsf提供一系列標(biāo)準(zhǔn)部件（按鈕、超鏈接和復(fù)選框）、創(chuàng)建定制部件的模型以及在服務(wù)器端處理客戶端產(chǎn)生事件的方式，并且有良好的工具支持。還可以同步ui組件和相關(guān)對(duì)象的值，而且不必編寫(xiě)太多令人生厭的代碼。所有的jsf應(yīng)用都構(gòu)建于servlet api之上，使用http進(jìn)行通信，并且使用jsp之類(lèi)的顯示技術(shù)。jsf應(yīng)用并不是一定需要jsp。它也可以使用xml/xslt、其他模板引擎或者普通java代碼等作為顯示技術(shù)。然而，faces實(shí)現(xiàn)提供了對(duì)jsp的集成基礎(chǔ) 。faces的組件架構(gòu)使用javabean來(lái)處理屬性并提供基本的工具支持以及事件模型和其他一些東西。j

29、sf被視為web應(yīng)用框架，是因?yàn)樗鼒?zhí)行了許多通用的開(kāi)發(fā)任務(wù)，所以開(kāi)發(fā)人員可以更加集中精力于更有趣的事情，比如業(yè)務(wù)邏輯。它的一個(gè)關(guān)鍵特征是支持模型2設(shè)計(jì)模式，這樣可以實(shí)現(xiàn)表示與業(yè)務(wù)邏輯代碼之間的分離。但是，faces主要還是集中于ui組件和事件。因此，它可以很好地與其他框架集成，比如struts，并且與高層次框架的功能有一些生命之處。2.3 流媒體關(guān)鍵技術(shù)為了在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)較好的流媒體播放質(zhì)量，需要考慮流媒體傳輸?shù)乃协h(huán)節(jié)。其中，影響傳輸質(zhì)量的三個(gè)最關(guān)鍵的因素是:編碼和壓縮的性能和效率，媒體服務(wù)器的性能，媒體流傳輸?shù)馁|(zhì)量控制。2.3.1 視頻壓縮編碼影響流媒體壓縮編碼性能的主要因素有壓縮效率和編碼

30、的冗余性和可靠性。壓縮效率要求在保證一定視音頻質(zhì)量的前提下，媒體流的碼流速率盡量的低。由于流媒體的特性，要考慮網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)丟失對(duì)解碼質(zhì)量的影響。為此，可以采用先進(jìn)的編碼技術(shù)，比如錯(cuò)誤彈性編碼(error-resilient encoding)，在編碼中通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂剖沟冒l(fā)生數(shù)據(jù)丟失后能夠最大限度的減少對(duì)質(zhì)量的影響。在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，最典型的方法是多描述編碼(multiple descriptor coding, mdc) mdc 把原始的視頻序列壓縮成多位流，每個(gè)流對(duì)應(yīng)一種描述，都可以提供可接受的視覺(jué)質(zhì)量。多個(gè)描述流結(jié)合起來(lái)可以提供更好的質(zhì)量。另外，流媒體的壓縮編碼還要提供速率調(diào)節(jié)的能力，因

31、為網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況是不斷變化的，流媒體的編碼必須能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)速率的變化。一種方法是采用可擴(kuò)展的層次編碼，將多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼成多個(gè)子位流，其中一個(gè)可以獨(dú)立解碼，產(chǎn)生粗糙質(zhì)量的視頻序列，它適應(yīng)最低的網(wǎng)絡(luò)帶寬，稱為基本碼流;其他的子位碼流可以按層為單位在任何地點(diǎn)截?cái)?，稱為增強(qiáng)層，用來(lái)覆蓋網(wǎng)絡(luò)帶寬變化的動(dòng)態(tài)范圍，它們不可以單獨(dú)解碼，而只能與基本層和它以前的增強(qiáng)層結(jié)合在一起解碼，用來(lái)提高觀看效果。2.3.2 操體服務(wù)器隨著流媒體規(guī)模的擴(kuò)大，流媒體服務(wù)器的性能成為制約流媒體服務(wù)擴(kuò)展能力的重要因素:流媒體服務(wù)器性能的關(guān)鍵指標(biāo)是流輸出能力和能同時(shí)支持的并發(fā)請(qǐng)求數(shù)量。影響流媒體服務(wù)器性能的因素很多，包括 cpu

32、 能力，i/o 總線，存儲(chǔ)帶寬等。因?yàn)閱蝹€(gè)流媒體服務(wù)器的并發(fā)數(shù)都相對(duì)的比較小，因此很多服務(wù)器都采用了大規(guī)模并行處理的結(jié)構(gòu)來(lái)獲得更好的性能。例如采用超立方體的結(jié)構(gòu)將各個(gè)流媒體服務(wù)單元連接起來(lái)。還有一種方法就是采用簡(jiǎn)單的 pc 集群方式，多個(gè) pc 流媒體服務(wù)器用局域網(wǎng)連接，前端采用內(nèi)容交換/負(fù)載均衡器將流媒體服務(wù)的請(qǐng)求分布到各個(gè) pc 媒體服務(wù)單元。后一種方式性能稍低，但成本低、易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)媒體服務(wù)器響應(yīng)客戶的視頻流請(qǐng)求以后，它從存儲(chǔ)系統(tǒng)讀入一部分視頻數(shù)據(jù)到對(duì)應(yīng)于這個(gè)視頻流的特定緩存中，再把緩存的內(nèi)容通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送給相應(yīng)客戶，保證視頻流的連續(xù)輸出。目前存在三種類(lèi)型的視頻服務(wù)器結(jié)構(gòu):通用主機(jī)方法。

33、采用計(jì)算機(jī)主機(jī)作為視頻服務(wù)器。它的主要功能是存儲(chǔ)、選擇、傳送數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)是系統(tǒng)成本高而且不利于發(fā)揮主機(jī)功能。緊禍合多處理機(jī)。把一些可以大量完成某指令或者專(zhuān)門(mén)功能的硬件單元組合成的專(zhuān)用系統(tǒng)級(jí)聯(lián)起來(lái)，就構(gòu)成了緊禍合多處理機(jī)實(shí)現(xiàn)的視頻服務(wù)器。這種服務(wù)器費(fèi)用低、性能高、功能強(qiáng)，但是擴(kuò)展性較差。調(diào)諧視頻服務(wù)器。這種服務(wù)器主板上有一個(gè)獨(dú)特微碼的嵌入式仿真器控制。通過(guò)在主板中插入更多的服務(wù)通路，可以方便地進(jìn)行擴(kuò)展2.3.3 流媒體傳輸由于流媒體傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、延時(shí)、丟失率等都有很高的要求，而目前的互聯(lián)網(wǎng)只提供了 best-effort 的服務(wù)，對(duì)帶寬資源和服務(wù)質(zhì)量的控制能力都比較弱，在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸流媒體需要采

34、用一些應(yīng)用層的質(zhì)量控制機(jī)制來(lái)解決傳輸中的問(wèn)題。最常用的方式是采用速率適應(yīng)機(jī)制，基本方法是通過(guò)一定的速率反饋機(jī)制，利用流媒體的速率層次編碼能力，在媒體服務(wù)器端動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)流媒體的傳輸速率，保證客戶端在網(wǎng)絡(luò)可用帶寬變化的時(shí)候也能正常的欣賞多媒體節(jié)目。速率適應(yīng)機(jī)制附以差錯(cuò)控制和冗余控制能夠有效的保證流媒體的正常收看。2.4 對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在 iptv 中的應(yīng)用1.iptv 的現(xiàn)狀國(guó)內(nèi) iptv 與 p2p 一直是沿著兩個(gè)不同的方向發(fā)展。由于 iptv 與傳統(tǒng)電視收看方式相似，基本上被看作是有線電視（catv）或數(shù)字電視（dvb）的升級(jí)，因而在設(shè)計(jì)思路上沿用了與之類(lèi)似的中央服務(wù)器的模式。在傳統(tǒng)的方式中，網(wǎng)

35、絡(luò)基本上是廣播式的單向信道，即客戶端沒(méi)有能力或只有很少能力發(fā)送上行信息，在這種方式下，所有的服務(wù)內(nèi)容由中央服務(wù)器發(fā)送，所有的處理工作完全由中央服務(wù)器完成，無(wú)法實(shí)現(xiàn) p2p 的連接。為了在 c/s 模式下解決 iptv 中的服務(wù)器瓶頸問(wèn)題，目前的方案大多擬采用組播技術(shù)，以及配合中央服務(wù)器一邊緣服務(wù)器的內(nèi)容分發(fā)策略（cds）來(lái)實(shí)現(xiàn)。組播技術(shù)也是近年來(lái)十分熱門(mén)的，優(yōu)于廣播方式的網(wǎng)絡(luò)中一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸服務(wù)技術(shù)。在傳統(tǒng)的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信中，服務(wù)器對(duì)每一個(gè)請(qǐng)求連接的客戶端都要建立獨(dú)立的連接，一般的服務(wù)器最大能提供的連接數(shù)量是相當(dāng)有限的，因此這種方式并不適合媒體服務(wù)。廣播方式下，可以不用為每個(gè)用戶建立相應(yīng)的連接

36、，只將有需求的內(nèi)容向每個(gè)子網(wǎng)以廣播方式發(fā)送一份拷貝，這樣可以保證所有用戶都能接收到這份數(shù)據(jù)。但這種方式的弊端是顯而易見(jiàn)的，大量的沒(méi)有請(qǐng)求這項(xiàng)內(nèi)容的用戶也都收到了這份數(shù)據(jù)，這將造成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的泛洪，引起阻塞。由此，產(chǎn)生了組播技術(shù)。在組播方式下，增加了一個(gè)組播組的概念，當(dāng)用戶請(qǐng)求服務(wù)時(shí)將加入這個(gè)組，服務(wù)器只向有需要的子網(wǎng)的組播地址發(fā)送一份數(shù)據(jù)拷貝，當(dāng)這份數(shù)據(jù)到達(dá)子網(wǎng)路由器時(shí)，路由器將根據(jù)當(dāng)前組成員狀況進(jìn)行發(fā)送，這樣只有當(dāng)前的組成員能夠接收到這份數(shù)據(jù)，從而保證了帶寬不被浪費(fèi)。2.對(duì)等網(wǎng)絡(luò)在 iptv 中的應(yīng)用組播對(duì)于減輕服務(wù)器負(fù)擔(dān)是有相當(dāng)作用的，但是組播對(duì)硬件要求較高，需要數(shù)據(jù)源和接收者的下層網(wǎng)絡(luò)都能

37、支持組播協(xié)議。而且組播方式，依然沒(méi)有利用到客戶端的上行通道，即用戶接收到的數(shù)據(jù)仍然不能轉(zhuǎn)發(fā)給其他有相同需要的用戶。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方式與對(duì)等網(wǎng)絡(luò)方式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖 1。采用對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的 iptv 系統(tǒng)，對(duì)底層硬件基本沒(méi)有要求，只需在應(yīng)用層上修改即可。由于iptv 具有實(shí)時(shí)媒體的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并不需要保存資源信息的相關(guān)內(nèi)容，每節(jié)點(diǎn)在某一時(shí)刻只能提供一種資源的服務(wù)，因此對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中基于搜索的機(jī)制完全可以不予考慮。另外，由于 iptv 系統(tǒng)必須具備良好的用戶認(rèn)證收費(fèi)管理子系統(tǒng)，以及提供相關(guān)增值服務(wù)的功能，因此不能允許用戶隨便加入網(wǎng)絡(luò)，需要有健全的用戶管理機(jī)制。針對(duì) iptv 這種特性，在 iptv 中應(yīng)

38、用對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用集中式的結(jié)構(gòu)比較合適。在基于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的 iptv 系統(tǒng)中采用集中式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中應(yīng)存在少量的中央服務(wù)器，這些服務(wù)器除了保存節(jié)目?jī)?nèi)容資源外，還要保存當(dāng)前的節(jié)目單信息和正在收看節(jié)目的客戶端信息。當(dāng)用戶請(qǐng)求收看某一節(jié)目時(shí)，服務(wù)器將返回正在收看該節(jié)目的用戶，這里服務(wù)器可以根據(jù)請(qǐng)求來(lái)源的路由信息，在所有收看該節(jié)目的用戶中挑選與請(qǐng)求用戶最接近的，也就是連通性最好的用戶信息進(jìn)行返回。用戶收到服務(wù)器返回的地址信息后，即開(kāi)始與正在收看的用戶進(jìn)行連接，獲取節(jié)目?jī)?nèi)容。2.5 p2p 流媒體近年來(lái)，人們把 p2p 技術(shù)引入到流媒體傳輸中而形成了 p2p 流媒體技術(shù)，該方法有兩方面的優(yōu)點(diǎn)。首先，這種技

39、術(shù)并不需要互聯(lián)網(wǎng)路由器和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，因此性價(jià)比高，且易于部署；第二，在這種技術(shù)中，流媒體用戶不只是下載媒體流，而且還把媒體流上載給其他用戶，因此，這種方法可以擴(kuò)大用戶組的規(guī)模，且更多的需求也帶來(lái)了更多的資源。2.5.1 p2p 流媒體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)目前存在很多 p2p 流媒體的研究成果及實(shí)際系統(tǒng)，它們?cè)谄涓采w網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)上可以被大體分成兩大類(lèi)，即基于樹(shù)(tree-based)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)隨機(jī)化的覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。(1)基于樹(shù)的方法大部分系統(tǒng)都可以歸類(lèi)為基于樹(shù)的方法。在這種方法中，節(jié)點(diǎn)被組織成某種傳輸數(shù)據(jù)的拓?fù)?通常是樹(shù)，如圖 1 所示)，每個(gè)數(shù)據(jù)分組都在同一拓?fù)渖媳粋鬏?。拓?fù)浣Y(jié)

40、構(gòu)上的節(jié)點(diǎn)有明確定義的關(guān)系，例如，樹(shù)結(jié)構(gòu)中的“父節(jié)點(diǎn)-子節(jié)點(diǎn)”關(guān)系。這一方法是典型的推送方法，即：當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包，它就把該數(shù)據(jù)包的拷貝轉(zhuǎn)發(fā)到它的每一個(gè)子節(jié)點(diǎn)。既然所有的數(shù)據(jù)包都遵循這一結(jié)構(gòu)，那么保證這一結(jié)構(gòu)在給所有接受節(jié)點(diǎn)提供高性能時(shí)是最優(yōu)的。更進(jìn)一步，當(dāng)節(jié)點(diǎn)隨意加入和離開(kāi)時(shí)，該結(jié)構(gòu)必須得以維持。特別地，如果某節(jié)點(diǎn)突然崩潰或者其性能顯著下降，它在該樹(shù)結(jié)構(gòu)上所有的后代節(jié)點(diǎn)都停止接收數(shù)據(jù)，且該樹(shù)結(jié)構(gòu)必須被修復(fù)。最后，當(dāng)組建基于樹(shù)的結(jié)構(gòu)時(shí)，避免出現(xiàn)環(huán)是一個(gè)必須要解決的重要問(wèn)題。基于樹(shù)的方法可能是最自然的方法，不需要復(fù)雜的視頻編碼算法。然而，其中需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問(wèn)題是節(jié)點(diǎn)失效，特別地，靠近樹(shù)根的節(jié)

41、點(diǎn)失效將中斷大量用戶的數(shù)據(jù)傳輸，潛在地帶來(lái)瞬時(shí)低性能的結(jié)果。此外，在該結(jié)構(gòu)中大多數(shù)節(jié)點(diǎn)都是葉子節(jié)點(diǎn)，他們的上行帶寬沒(méi)有被使用到。為了解決這些問(wèn)題，已有研究提出了一些帶有彈性的結(jié)構(gòu)，如基于多重樹(shù)的方法。 (2)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法近年來(lái)，人們又提出用于 p2p 的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)與基于樹(shù)結(jié)構(gòu)的最大不同在于它不組建和維護(hù)一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的明顯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它用數(shù)據(jù)的可用性去引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，而并不是在高度動(dòng)態(tài)的 p2p 環(huán)境下不斷地修復(fù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。一個(gè)不用明確維護(hù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分發(fā)方法是使用 gossip 協(xié)議。在典型的gossip 協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)給一組隨機(jī)選擇的節(jié)點(diǎn)發(fā)送最近生成的消息；這些節(jié)點(diǎn)在下一次做

42、同樣的動(dòng)作，其他節(jié)點(diǎn)也做同樣的動(dòng)作，直到該消息傳送到所有節(jié)點(diǎn)。對(duì) gossip 目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)選擇可以在存在隨機(jī)失效的情況下使系統(tǒng)獲得較好的健壯性，另外還可以避免中心化操作。然而，gossip 不能直接用作視頻廣播，因?yàn)槠潆S機(jī)推送可能導(dǎo)致高帶寬視頻的大量冗余。此外，在沒(méi)有明確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持下，最小化啟動(dòng)和傳輸時(shí)延成為主要問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，一些解決方案，例如 chainsaw4、cool-streaming5采用拉取技術(shù)，即：節(jié)點(diǎn)維持一組伙伴并周期性地同伙伴交換數(shù)據(jù)可用性信息，接著節(jié)點(diǎn)可以從一個(gè)或多個(gè)伙伴找回沒(méi)有獲得的數(shù)據(jù)，或著提供可用數(shù)據(jù)給伙伴。由于節(jié)點(diǎn)只在沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí)去主動(dòng)獲取，所以避

43、免了冗余。此外，由于任一數(shù)據(jù)塊可能在多個(gè)伙伴上可用，所以覆蓋網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)效是健壯的。最后，隨機(jī)化的伙伴關(guān)系意味著節(jié)點(diǎn)間的潛在的可用帶寬可以被完全利用。第 3 章 系統(tǒng)需求分析3.1 教學(xué)輔助系統(tǒng)總體需求本課題的開(kāi)發(fā)目的是依托成熟的校園網(wǎng)環(huán)境，為高校教務(wù)管理工作提供一個(gè)綜合性的管理環(huán)境，實(shí)現(xiàn)信息的集中管理、分散操作。3.1.1 目標(biāo)需求 當(dāng)前高校普遍實(shí)行學(xué)分制管理，學(xué)分制和學(xué)年制相比更加靈活、自主。學(xué)分制度要求高校和教師能夠開(kāi)設(shè)大量的課程以滿足不同學(xué)生的不同選擇。學(xué)分制度靈活性好，有利于學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)趨于多樣化，也有利于學(xué)科之間的滲透及邊緣學(xué)科的發(fā)展。本文所研究的高校教學(xué)系統(tǒng)正是基于學(xué)分制。目前高校在

44、校生人數(shù)急劇增加，依靠傳統(tǒng)的人工方式很難管理如此龐大的學(xué)生信息，教學(xué)輔助系統(tǒng)也因此應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)用戶的實(shí)際需求，教務(wù)管理系統(tǒng)需要達(dá)到以下幾個(gè)目標(biāo):1、對(duì)學(xué)生的基本信息進(jìn)行跟蹤管理，即學(xué)生信息管理。一個(gè)學(xué)生基本信息(如考勤，作業(yè)，成績(jī)等)都需要進(jìn)行詳細(xì)的記錄，學(xué)生畢業(yè)后的處理都需要學(xué)生子系統(tǒng)的管理。學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)登陸和修改密碼。學(xué)生的角色包括：選課和上課。選課學(xué)生可看到。上課學(xué)生可選擇所有功能。學(xué)生可以瀏覽到所有的關(guān)于本課程的歷史信息。學(xué)生可以下載課程的相關(guān)材料。學(xué)生可以在線觀看老師的教學(xué)錄象，其中使用 iptv 技術(shù)，并使用 p2p技術(shù)進(jìn)行流媒體優(yōu)化。學(xué)生可以提交作業(yè)，并查看作業(yè)的狀態(tài)。學(xué)生可以

45、通過(guò)答疑系統(tǒng)提交問(wèn)題和回答問(wèn)題。學(xué)生可以通過(guò)文字、聲音和視頻有選擇性地同同學(xué)和老師進(jìn)行討論，能實(shí)現(xiàn)和多個(gè)學(xué)生同時(shí)討論。2、學(xué)生所選課程的成績(jī)要求統(tǒng)一管理，方便日后的查詢、統(tǒng)計(jì)。課程結(jié)束后由教務(wù)專(zhuān)門(mén)管理人員根據(jù)教師給定的成績(jī)進(jìn)行學(xué)生成績(jī)記錄。3、課件視頻點(diǎn)播，采用流媒體技術(shù)，數(shù)據(jù)以穩(wěn)定的速率從發(fā)送端傳送到接收端，而接收端可以在發(fā)送端，還沒(méi)有完全傳輸完畢之前即可開(kāi)始處理這些數(shù)據(jù)信息，這特別適合于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視音頻廣播，因?yàn)榛ミB網(wǎng)的帶寬有限，傳輸數(shù)據(jù)較慢，特別是對(duì)窄帶用戶來(lái)說(shuō)，要將一個(gè)小時(shí)的視音頻文件從網(wǎng)上下載到本地計(jì)算機(jī)，需要花費(fèi)的時(shí)間可能超過(guò)一個(gè)小時(shí)。當(dāng)采用流技術(shù)后，就可以在計(jì)算機(jī)接收視音頻數(shù)據(jù)的同

46、時(shí)，進(jìn)行觀看，節(jié)約了時(shí)間和存儲(chǔ)空間。學(xué)生可以通過(guò)服務(wù)終端很流暢的查看老師的教學(xué)視頻，這一塊系統(tǒng)可以在后續(xù)中不段升級(jí)，可以從點(diǎn)播到直播，將老師上課這些信息從一端傳送到另一端是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)需要解決的問(wèn)題，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制下，流式傳輸將是最佳選擇。學(xué)生在家通過(guò)一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一條電話線、一個(gè)調(diào)制解調(diào)器就可以參加遠(yuǎn)程教學(xué)。教師也無(wú)須另外做準(zhǔn)備，授課的方法基本與傳統(tǒng)授課方法相同，只不過(guò)面對(duì)的是攝像頭和計(jì)算機(jī)而已。3.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析在仔細(xì)分析教務(wù)管理工作的需求之后，我們可以得出教學(xué)管理統(tǒng)閉中各個(gè)子系統(tǒng)的具體業(yè)務(wù)流程。下面分別對(duì)選課子系統(tǒng)、學(xué)生子系統(tǒng)、成績(jī)子系統(tǒng)和教師管理子系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)流程分析。3.2

47、.1 選課子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析選課子系統(tǒng)是教學(xué)輔導(dǎo)管理系統(tǒng)中十分重要的功能模塊，通過(guò)仔細(xì)調(diào)查有關(guān)高校選課的信息需求，可以得到選課子系統(tǒng)的一些重要流程信息。管理人員在開(kāi)放選課子系統(tǒng)之前，首先對(duì)選課子系統(tǒng)中的一些系統(tǒng)參數(shù)做配置，比如學(xué)分上限的設(shè)定等，然后開(kāi)放選課子系統(tǒng)。隨后學(xué)生在學(xué)校內(nèi)的任何一臺(tái)連網(wǎng)計(jì)算機(jī)上都可以通過(guò)瀏覽器，以學(xué)號(hào)密碼登錄到選課子系統(tǒng)，參考學(xué)期課程表上所列出的全部課程，按照個(gè)人的實(shí)際情況，可能選擇本專(zhuān)業(yè)的課程，也可以選擇其它專(zhuān)業(yè)課程，并在選課子系統(tǒng)中填寫(xiě)選課申請(qǐng)表，然后確認(rèn)無(wú)誤后將其提交，如果數(shù)據(jù)合法，則選課申請(qǐng)?zhí)峤怀晒?。等待子系統(tǒng)進(jìn)行選課數(shù)據(jù)的相應(yīng)處理。選課子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程圖如圖3

48、-2所示。管理員選課子系統(tǒng)設(shè)置選課參數(shù)學(xué)生選課課表信息選課名單圖3-2選課子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖3.2.2 用戶管理子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析用戶管理工作是教學(xué)管理系統(tǒng)中最原始、最基本的工作。學(xué)生入學(xué)時(shí)的基本信息通過(guò)學(xué)校招生部門(mén)，然后轉(zhuǎn)入新生注冊(cè)系統(tǒng)形成學(xué)生學(xué)籍檔案，它包括學(xué)生注冊(cè)信息學(xué)號(hào)、性別、出生年月、民族、籍貫、政治面貌、入學(xué)前單位、入校時(shí)間、所在學(xué)院、所在系、所在班級(jí)、專(zhuān)業(yè)、家庭住址、郵政編碼、電話號(hào)碼)、學(xué)生背景基本信息(社會(huì)關(guān)系、學(xué)歷及經(jīng)歷、入學(xué)成績(jī))等。對(duì)學(xué)生檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)等可以得到各類(lèi)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。同時(shí)，教師管理也是高校教學(xué)系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的組成部分，教師是學(xué)校的重要組成部分，在教學(xué)管

49、理系統(tǒng)中自然扮演著十分重要的角色。一名教師自進(jìn)入高校起，其基本信息就被錄入到教學(xué)管理系統(tǒng)，其在校期間的教學(xué)情況、科研情況、獎(jiǎng)懲情況、進(jìn)修情況等都將被教師管理系統(tǒng)維護(hù)。教學(xué)管理人員可以通過(guò)此子系統(tǒng)得出某個(gè)教師的統(tǒng)計(jì)信息，還可以對(duì)教師在某一段時(shí)間內(nèi)的表現(xiàn)進(jìn)行綜合評(píng)估。在系統(tǒng)中，教師和學(xué)生都屬于不同的角色，但都是系統(tǒng)的主題同樣屬于用戶管理系統(tǒng)的一部分，用戶子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程圖如圖3-3所示。管理員老師、學(xué)生用戶信息用戶權(quán)限用戶統(tǒng)計(jì)教學(xué)/選課情況用戶管理系統(tǒng)圖3-3用戶管理子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖3.2.3 成績(jī)子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析在學(xué)期結(jié)束時(shí)，每位任課教師都會(huì)將自己教學(xué)班的所有學(xué)生成績(jī)?cè)诰W(wǎng)上通過(guò)成績(jī)子系統(tǒng)進(jìn)行提

50、交，教師通過(guò)自己的帳號(hào)和密碼進(jìn)入成績(jī)子系統(tǒng)。每位老師可能有多個(gè)教學(xué)班，通過(guò)教學(xué)班號(hào)和課程代碼進(jìn)行區(qū)分。成績(jī)只能提交一次，隨后學(xué)生課程成績(jī)信息被錄入成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，若要修改成績(jī)，教師必須到學(xué)校教務(wù)處提交申請(qǐng)，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的教務(wù)管理人員進(jìn)行成績(jī)改。通過(guò)成績(jī)子系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)生的各個(gè)學(xué)期的課程成績(jī)進(jìn)行管理并輸出成績(jī)單、查詢成績(jī)，對(duì)成績(jī)進(jìn)行評(píng)估等。成績(jī)子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖如圖3-4所示。選課名單教師成績(jī)管理學(xué)生成績(jī)成績(jī)報(bào)表圖3-4 成績(jī)子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖3.2.4 考勤子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析考勤管理是整個(gè)教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)里一個(gè)重要的功能，此功能用于記錄平時(shí)學(xué)生對(duì)于每一門(mén)課程的出勤狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果可以作為學(xué)生平時(shí)成績(jī)的一部門(mén)，也

51、便于學(xué)校及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生自己也可以通過(guò)登陸系統(tǒng)查詢自己的出勤情況。課程管理員學(xué)生名單考勤管理系統(tǒng)課程信息考勤報(bào)表圖3-5 考勤子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)本系統(tǒng)采用mvc模式來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并利用j2ee的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本著業(yè)務(wù)邏輯和表示層邏輯相分離的原則，對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行合理的有效管理、優(yōu)化系統(tǒng)的性能。本系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)如下：1、分層結(jié)構(gòu)清晰:利用mvc設(shè)計(jì)模式將應(yīng)用程序分成三個(gè)核心模塊:模型、視圖和控制器，它們之間要求分工明確但又能相互協(xié)作。2、跨平臺(tái)部署:本系統(tǒng)要求能夠比較容易地部署在不同操作系統(tǒng)平臺(tái)上。3、性能要求:要求該系統(tǒng)能夠提供較好的運(yùn)行時(shí)性能，

52、能同時(shí)滿足大量用戶的訪問(wèn)，能夠?qū)ο到y(tǒng)資源進(jìn)行有效管理。4、可維護(hù)性:系統(tǒng)投入運(yùn)行之后通常會(huì)存在許多問(wèn)題，所以系統(tǒng)的可維護(hù)性也是軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，軟件設(shè)計(jì)要達(dá)到高內(nèi)聚、低耦合。4.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1 系統(tǒng)邏輯體系結(jié)構(gòu)教學(xué)輔助系統(tǒng)采用j2ee架構(gòu)方式，以mvc設(shè)計(jì)模式為基礎(chǔ)，將表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層相分離，是一種三層的體系結(jié)構(gòu)方式，構(gòu)建出一個(gè)可靠性、可重用性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性的系統(tǒng)。系統(tǒng)邏輯體系結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。視圖層控制層模型層持久化層數(shù)據(jù)庫(kù)層依賴關(guān)系減弱依賴關(guān)系加強(qiáng)圖4-1 系統(tǒng)邏輯體系結(jié)構(gòu)在邏輯結(jié)構(gòu)上，根據(jù)j2ee的多層體系結(jié)果，將系統(tǒng)分為五層，分別是視圖層、控制層、模

53、型層、持久化層和數(shù)據(jù)庫(kù)層。每一層實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的功能，通過(guò)層間的接口進(jìn)行通信。嚴(yán)格實(shí)行層間獨(dú)立、分離，各層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不對(duì)外公開(kāi)。這也就是前面說(shuō)過(guò)的mvc模式的良好應(yīng)用。并且，在各層需要時(shí)使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)模式來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)程序的復(fù)用。4.2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 4-2 所示。clientclientclientwebserverapplication serverdatabase server圖4-2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在圖中主要分為三個(gè)部分，其中webserver是做為web服務(wù)器，它主要是用來(lái)運(yùn)行jsp和 servlet，是jsp和servlet的執(zhí)行引擎。它最終將jsp和

54、servlet解釋成html文件，然后通過(guò)http協(xié)議將其傳送到客戶端顯示。它還可以將請(qǐng)求封裝后轉(zhuǎn)到應(yīng)用服務(wù)器，也能夠?qū)?yīng)用服務(wù)器的執(zhí)行結(jié)果通過(guò)web服務(wù)器傳送到客戶端顯 。client是客戶端，可以使用任何一臺(tái)連接到互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，能運(yùn)行ie或netseape等支持http或https協(xié)議并繼承javascript解釋的網(wǎng)絡(luò)瀏覽軟件即可。它通過(guò)http協(xié)議向系統(tǒng)發(fā)起請(qǐng)求，也負(fù)責(zé)接受web服務(wù)器發(fā)回的響應(yīng)，并顯示給最終用戶。application server是應(yīng)用服務(wù)器，作為ejb的容器，會(huì)話bean和實(shí)體 bean就運(yùn)行在這一層。應(yīng)用服務(wù)器的主要功能包括隱式的分布式事務(wù)管理、隱式的安全、隱

55、式的資源管理和生命周期、隱式的遠(yuǎn)程訪問(wèn)能力、隱式的組件的位置透明性、隱式的持久性等。database server是數(shù)據(jù)集中存放的地方，應(yīng)用服務(wù)器中的實(shí)體bean通過(guò)jdbc能與之交互。在本系統(tǒng)中我們采用oracle作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。4.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)4.3.1 在線選課選課子系統(tǒng)主要是利用計(jì)算機(jī)的高速處理能力和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提高教務(wù)管理的工作效率。對(duì)選課數(shù)據(jù)系統(tǒng)化管理，便于管理員動(dòng)態(tài)跟蹤課程的情況合理安排課程。默認(rèn)的可選課程是該年級(jí)/專(zhuān)業(yè)開(kāi)課計(jì)劃中的所有課程，對(duì)于成績(jī)非常差的學(xué)生，也可以指定開(kāi)課計(jì)劃中的某些課程該學(xué)生不能選。備選課程是指本學(xué)年學(xué)期全校所有專(zhuān)業(yè)開(kāi)課計(jì)劃中有的所有課程，可選課程是

56、指指定學(xué)生本學(xué)年學(xué)期可以去選的課程。對(duì)于提前畢業(yè)的學(xué)生，就可以跨年級(jí)選課。對(duì)于申請(qǐng)輔修的學(xué)生，就要跨年級(jí)/專(zhuān)業(yè)選課。如果學(xué)生跨專(zhuān)業(yè)選課時(shí)，培養(yǎng)方案中有的課程繼承培養(yǎng)方案中的課程類(lèi)別，開(kāi)課計(jì)劃中有的課程繼承開(kāi)課計(jì)劃中的課程類(lèi)別，培養(yǎng)方案、開(kāi)課計(jì)劃中都沒(méi)有的課程作為公共任選課處理。選課子系統(tǒng)中的主要功能模塊如圖4-3所示。選課子系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)維護(hù)課程統(tǒng)計(jì)課程查詢學(xué)生選課已選課程已選維護(hù)圖4-2 選課子系統(tǒng)功能模塊圖課表查詢提供對(duì)外接口，學(xué)生可以輸入一些關(guān)鍵字得到想要的結(jié)果信息。學(xué)生選課處理是選課子系統(tǒng)的核心，學(xué)生在進(jìn)入選課子系統(tǒng)后，可以查看當(dāng)前課表信息，然后輸入課程代碼和教學(xué)班號(hào)進(jìn)行選課。之后還

57、可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)維護(hù)自己的選課信息，如刪除所選課程，查詢己選課程等。4.3.2 用戶管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)用戶管理系統(tǒng)包括對(duì)系統(tǒng)中的老師和學(xué)生的信息維護(hù)，新建用戶、修改用戶、刪除用戶這些都是用戶管理子系統(tǒng)的一部分功能用戶管理信息查詢基礎(chǔ)信息信息維護(hù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖4-4學(xué)籍管理功能模塊圖基本信息:對(duì)用戶的基本信息進(jìn)行管理，基本信息包括:學(xué)號(hào)(工號(hào))、密碼、姓名、性別、出生日期、政治面貌、身份證號(hào)、宿舍號(hào)、個(gè)人特長(zhǎng)、聯(lián)系電話、宿舍電話、等的管理與維護(hù)，它的功能主要有基本信息的錄入、查詢、修改及刪除等操作。信息查詢:對(duì)用戶生基本信息的查詢、家庭情況的查詢、獎(jiǎng)勵(lì)情況的查詢、社會(huì)關(guān)系的查詢、異動(dòng)情況的查詢、班級(jí)情

58、況查詢等。4.3.3 成績(jī)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)在成績(jī)子系統(tǒng)中，教師利用自己的賬號(hào)和密碼信息，當(dāng)學(xué)期結(jié)束后教師就可以登錄成績(jī)系統(tǒng)，將學(xué)生的成績(jī)錄入教務(wù)成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中。成績(jī)子系統(tǒng)的功能模塊如圖4-5所示。成績(jī)子系統(tǒng)成績(jī)錄入課程信息教師登陸學(xué)生查詢圖4-5 成績(jī)子系統(tǒng)功能模塊圖教師登錄子系統(tǒng)主要是驗(yàn)證用戶信息的合法性。教師登錄后選擇想要提交成績(jī)的教學(xué)班。成績(jī)錄入子系統(tǒng)將顯示此教學(xué)班的所有學(xué)生名單，教師選擇分?jǐn)?shù)格式后，將成績(jī)填入每個(gè)學(xué)生姓名之后，進(jìn)行成績(jī)錄入，在提交前會(huì)進(jìn)行一些合法性檢查，如成績(jī)是否在規(guī)定范圍之內(nèi)，是否為數(shù)字等。成績(jī)統(tǒng)計(jì)主要是方便教務(wù)管理人員從某一個(gè)角度對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行觀察，得出一些圖表以利于分析

59、。4.3.4 視頻子系統(tǒng)設(shè)計(jì)視頻子系統(tǒng)視頻發(fā)布視頻維護(hù)視頻觀看視頻下載圖4-6 視頻子系統(tǒng)的功能模塊圖視頻子系統(tǒng)主要用戶教師發(fā)布教學(xué)視頻，學(xué)生能夠在線觀看或者下載。視頻子系統(tǒng)的功能模塊如圖 4-5 所示。 流媒體的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：（1）web 瀏覽器與 web 服務(wù)器之間使用 http/tcp 交換控制信息,以便把需要傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來(lái)。（2）用 http 從 web 服務(wù)器檢索相關(guān)數(shù)據(jù)， a/v 播放器進(jìn)行初始化。（3）從 web 服務(wù)器檢索出來(lái)的相關(guān)服務(wù)器的地址定位 a/v 服務(wù)器。（4）a/v 播放器與 a/v 服務(wù)器之間交換 a/v 傳輸所需要的實(shí)時(shí)控制協(xié)議。（5）一

60、旦 a/v 數(shù)據(jù)抵達(dá)客戶端,a/v 播放器就可以播放了。4.3.5 p2p 流媒體視頻下載1、p2p 系統(tǒng)的層次模型分析在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，構(gòu)造和研究p2p流媒體視頻下載功能是基于以下幾個(gè)層次來(lái)考慮。 (1) 通信層:在通信層有很多通信設(shè)備,比如通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定、高速連接的桌面計(jì)算機(jī). 通信層要解決p2p 與對(duì)等者動(dòng)態(tài)性相關(guān)的問(wèn)題。(2) 組管理層:組管理層包括資源發(fā)現(xiàn)和路由定位等方面的內(nèi)容,同時(shí)要優(yōu)化消息從一個(gè)對(duì)等者到達(dá)另一個(gè)對(duì)等者的路徑。(3) 魯棒層:魯棒層包括安全、可靠性等。 因?yàn)橹挥锌尚湃蔚墓?jié)點(diǎn)或者授權(quán)的節(jié)點(diǎn)才能得到某一特定節(jié)點(diǎn)提供的資源或服務(wù),所以安全問(wèn)題相對(duì)突出. 而且,對(duì)等者網(wǎng)絡(luò)的