西安邮电学院
软件开发论文
基于RealSystem的远程教学系统
Remote Teaching System Based On RealSystem
系统概述部分
系别：计算机系
专业：计算机电子信息科学与技术
班级：电科0101
开发者姓名： 徐兆元
指导教师：
起止时间：2003年10月至XX月
系统概述
1.1 多媒体远程教学概念
知识经济的时代需要人们不断的学习新的知识、技能，才能跟上时代步伐。学习将成为伴随每个人一生的过程。网上教学突破了传统的“面授”教学局限，为求知者提供了时间分散、资源共享、地域广阔、交互式的 教学新方式，因而广受人们关注。
多媒体远程教学是指利用多媒体技术和网络技术建立一个虚拟的教学环境；通过该教学环境，远端的学生可以进行网上上课，而不受时间和空间的制约，获得与在校的学生相同的知识。
无论您身处何方，无论在深夜或是严冬、无论您的 基础好坏、无论您 的进度快慢，您都可以获得同样好的教材和同样优秀的教师。这就是理想中的“全世界同一大课堂”的网上教学。但要真正实现这种理想仍需进行多方面的试验与尝试，形成一套稳定有效的教学方法，达到网上教学资源的积累（题库、评测），才能为网上学生带来最大的学习效果。
传统的基于课本（文本资料）、少量试验的课堂式教学是线形的，这种方式本质上是把立体的、交叉的、综合的知识体系用一个线性的模型来描述、传递、感知，进而在学习者中重新构建立体的、交叉的、综合的知识体系。这种知识的传递方式显而易见是低效的、不完善的。一种可能的方式应该是立体的非线性的多种体验的，基于超链接、多媒体的教材。
丛技术上讲，远程教育系统是建立在现代传媒技术基础上的多媒体应用系统，它通过现代的通信网络将教师的图像、声音和电子教案传送给学生，也可以根据需要将学生的图像、声音回送给教师，从而模拟出学校教学的授课方式；同时还可以利用现有的网络条件建立虚拟的班级，加强学生之间的交流。
概括的说，远程教育的优势在于它突破了时地限制，增加了学习机会，有利于扩大教学规模、提高教学质量、降低教学成本。学习者可以在自己方便的时间，适合的地点，按照自己需要的速度和方式，运用更加丰富的教学资源来进行学习。因此，丛发展的眼光看，远程教育会成为学校教育的补充和扩展，同时会促进学校的教育改革。
1.2 多媒体远程教学的主要形式
多媒体远程教学系统从形式上看主要有两种：一是多播（Multimedia）方式，二是点播(On-command)方式。多址广播方式的特点一是定期性，二是即逝性，它可以是实时的，也可以是预先存储的。点播方式的特点是先将课程内容先存储到视屏服务器中，学生可以不受时间限制随意点播视屏服务器中任意一门课程内容。
广播方式所需的视屏流只与用户同一时间内开设的课程数目有关，而与教学点（接受点）的数目无关。对于一个采用广播方式的远程教学系统，每一个流对应于一门课程，因而有多少课程需要同时开设，就需要多少个压缩卡（压缩软件）。
点播方式所需的视屏流与同一时刻的用户数相等。所以，压缩卡（压缩软件）质量要求降低，数量要求升高。
1.3 多媒体远程教学系统的特点
l 视频在线交流的真实性、即时性
l 在线教学管理的方便快捷和系统性
l 在线考试的随时随地性
一个多媒体远程教学系统，应该包含五个要素：
（1） 学生和教师在地理上是分开的，不是面对面的。
（2） 政府教育部门对教育机构的资格认证
（3） 由于现代通信和多媒体技术
（4） 提供双向的交互功能
（5） 学生可以随时随地的上课。
1.4 流媒体概述
流媒体（Streaming Media）是现代网络传输的重要基础技术，它对远程教学系统的网上直播是至关重要。
流媒体是指媒体输出端用一个视频传输服务器把节目当成数据包发出，传送到网络上。用户通过解压设备对这些数据进行解压后，节目就会像发送前那样显示出来。
这个过程的一系列相关的包称为“流”。流媒体实际指的是一种新的媒体传送方式，而非一种新的媒体。流媒体技术全面应用后，人们在网上聊天可以直接输入语音；如果彼此想看见对方的容貌、表情，只要双方各有一个摄像头就可以了；在网上看到感兴趣的商品，点击以后，讲解员和人物的影象就会跳出来；更有真实感的影象新闻也会出现。
在网络上传输音/视频等多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。A/V文件一般都比较大，所以需要的存储容量也比较大；同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，所以这种处理方法延时也很大。流式传输时，声音、影象或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机才连续、实时传送，用户不必等到整个文件下载完毕，而只需经过几秒或数十秒的启动时间即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍的缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从Internet上下载才能观看的缺点。
1.4.1 流媒体传输的基础
流媒体是Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，如：音频、视频或多媒体文件。其关键技术就是流式传输。流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传输媒体的技术总称。其特定含义为通过Internet将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法：实时流式传输和顺序流式传输。一般来说，如视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用如RTSP的实时协议，即为实时流式传输。如使用HTTP服务器，文件即通过顺序流发送。采用那种传输方法依赖你的需求。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。
1.4.2 顺序流式传输(Progressive Streaming)
即顺序下载，载下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的前头部分，顺序流式传输不象实时流式传输在传输期间根据用户连接的速度做调整。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，也不需要其他特殊的协议，它经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的段片段，如片头、片尾和广告，由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的，这种方法保证电影播放的最终质量。这意味着用户在观看前，必须经历延时，对较慢的连接尤其如此。但它发布的视频片段的质量较高。便于管理。缺点是不适合长片段和有随机访问要求的视频。也不支持现场广播，严格的说，它是一种点播技术。
1.4.3 实时流式传输(Realtime Streaming)
实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接匹配，使媒体可被实时观看到。实时流与HTTP流式传输不同，他需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上讲，实时流一经播放就可不停止，但实际上，可能发生周期暂停。
实时流式传输必须匹配连接带宽，这意味着在以调制解调器速度连接时的图像质量较差。而且，由于出错丢失的信息被忽略掉，网络拥挤或出现问题时，视频质量较差。如欲保证视频质量，顺序流式传输也许更好。实时流式传输需要服务器，如RealServer、Windows Media Server。这些服务器允许你对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准的HTTP服务器更复杂。实时流式传输还需要特殊网络协议，如RTSP(Realtime Streaming Protocol)或MMS(Microsoft Media Server)。这些协议在有防火墙时有时会出现问题，导致用户不能看到一些地点的实时内容。
1.4.4 流媒体播放方式
u 单播
在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机,这种传送方式称为单播。每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询,而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担，响应需要很长时间，甚至停止播放；管理人员也被迫购买硬件和带宽来保证一定的服务质量。
u 多播
ＩＰ组播技术构建一种具有组播能力的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个通道上。采用组播方式，单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连续数据流而无延时。媒体服务器只需要发送一个信息包，而不是多个；所有发出请求的客户端共享同一信息包。信息可以发送到任意地址的客户机，减少网络上传输的信息包的总量。网络利用效率大大提高，成本大为下降。
u 点播和广播
点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点播连接提供了对流的最大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，却会迅速用完网络带宽。
广播指的是用户被动接收流。在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。例如，用户不能暂停、快进或后退该流。广播方式中数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户。 使用单播发送时，需要将数据包复制多个拷贝，以多个点对点的方式分别发送到需要它的那些用户，而使用广播方式发送，数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户，而不管用户是否需要，上述两种传输方式会非常浪费网络带宽。组播吸收了上述两种发送方式的长处，克服了上述两种发送方式的弱点，将数据包的单独一个拷贝发送给需要的那些客户。组播不会复制数据包的多个拷贝传输到网络上，也不会将数据包发送给不需要它的那些客户，保证了网络上多媒体应用占用网络的最小带宽。
