原型系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的基本功能是在Internet上，教師和學(xué)生可以完成課堂教學(xué)的部分功能。教師在一臺(tái)教師機(jī)上（通過(guò)麥克風(fēng)和攝像頭）上課，學(xué)生可以通過(guò)局域網(wǎng)或者撥號(hào)方式，在不同地理位置的學(xué)生機(jī)上，在不同的窗口看到教師的圖像，聽(tīng)到教師的聲音并同時(shí)看到教師計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)，完成實(shí)時(shí)上課。教師也可以將自己的上課的實(shí)況錄制成相應(yīng)的媒體文件，存放在媒體流服務(wù)器上以便學(xué)生進(jìn)行視頻點(diǎn)播。也可以由教師在上課時(shí)將該媒體文件通過(guò)多播的方式發(fā)送給需要接收的學(xué)生，學(xué)生可以同步的在學(xué)生機(jī)上接收，完成非實(shí)時(shí)的上課。考慮到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膸拞?wèn)題，學(xué)生也可以將教師上課的媒體文件傳輸?shù)阶约旱膶W(xué)生機(jī)上進(jìn)行本地播放或者通過(guò)WEB服務(wù)器提供的媒體流服務(wù)，使用HTTP協(xié)議穿越防火墻進(jìn)行遠(yuǎn)程播放。以上完成的都是遠(yuǎn)程教學(xué)中的音頻和視頻媒體流的傳輸和交互。學(xué)生和教師都可以通過(guò)聊天室進(jìn)行聊天，完成文字的交互和傳輸。教師也可以啟動(dòng)電子白板的服務(wù)器，并在教師機(jī)和學(xué)生機(jī)上啟動(dòng)電子白板的客戶(hù)端完成圖形和圖象的交互和傳輸。
原型系統(tǒng)要求同時(shí)包括視頻，音頻，文字和數(shù)據(jù)信息，還要保證各種媒體之間的同步。另外，還要考慮數(shù)據(jù)流穿越路由器和防火墻和如何保證多媒體信息的服務(wù)質(zhì)量等一系列問(wèn)題。
5.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
原型系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（參見(jiàn)圖5.1）中音頻和視頻的交互和傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)思路有兩條，一個(gè)是采用無(wú)服務(wù)器方式，即使用標(biāo)準(zhǔn)的WEB服務(wù)器和HTTP協(xié)議將多媒體數(shù)據(jù)發(fā)送給學(xué)生機(jī)，另一個(gè)是采用專(zhuān)門(mén)的多媒體流服務(wù)器，它可以存放多媒體文件或者接受教師機(jī)的多媒體信號(hào)，而且可以使用UDP、TCP、RTP和多播通信協(xié)議，有較好的靈活性。但是采用WWW方式可以減少對(duì)學(xué)生機(jī)的要求，提供統(tǒng)一的瀏覽器界面，方便學(xué)生使用。原型系統(tǒng)并不實(shí)現(xiàn)媒體服務(wù)器和WEB服務(wù)器，可以采用現(xiàn)有成熟的產(chǎn)品，媒體服務(wù)器可以使用Microsoft Media Server，Cisco IPTV Server，Real Server。WEB服務(wù)器可以使用Microsoft IIS，Apache WEB Server等。原型系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)客戶(hù)端的媒體播放功能模塊，可以以單播或者多播方式接收，用來(lái)播放本地和遠(yuǎn)程的媒體流。系統(tǒng)中也實(shí)現(xiàn)多播服務(wù)模塊用于以多播方式發(fā)送媒體流文件或者媒體捕捉。
在很多聊天室的實(shí)現(xiàn)中都是以一個(gè)中心服務(wù)器多個(gè)客戶(hù)機(jī)的方式，使用有連接的TCP協(xié)議進(jìn)行通信，在該原型系統(tǒng)中的聊天室部分采用了無(wú)連接的UDP協(xié)議并通過(guò)多播發(fā)送，這樣不需要建立專(zhuān)門(mén)的中心服務(wù)器，教師機(jī)和學(xué)生機(jī)完全是對(duì)等的。
原型系統(tǒng)中的電子白板仍然采用服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)方式，可以選擇的傳輸協(xié)議包括TCP Socket，HTTP和LRMP（輕量級(jí)可靠多播協(xié)議），在原型系統(tǒng)中主要采用LRMP協(xié)議。白板服務(wù)器可以作為獨(dú)立的服務(wù)器，也可以放在教師機(jī)上由教師在必要時(shí)啟動(dòng)。
原型系統(tǒng)按照上述的體系結(jié)構(gòu)分成三個(gè)主要的模塊（參見(jiàn)圖5.2），音頻視頻媒體傳輸模塊，聊天室模塊和電子白板模塊。其中音頻視頻媒體傳輸模塊包括了服務(wù)器的傳輸本地存儲(chǔ)媒體文件和傳輸視頻音頻捕捉兩個(gè)部分，教師機(jī)的本地音頻視頻捕捉和輸出到文件模塊以及學(xué)生機(jī)的播放本地媒體，播放遠(yuǎn)程媒體和多播接收服務(wù)器的媒體流三個(gè)部分。這三個(gè)部分一起完成遠(yuǎn)程教學(xué)的音頻視頻傳輸和交互功能；聊天室模塊因?yàn)椴捎枚嗖?duì)等方式，所以只需一個(gè)模塊；電子白板模塊包括服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)兩個(gè)模塊，服務(wù)器負(fù)責(zé)各個(gè)客戶(hù)機(jī)間的消息通信和協(xié)調(diào)，客戶(hù)機(jī)部分完成與用戶(hù)的交互界面和消息發(fā)送接收。
5.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
原型系統(tǒng)主要面向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，考慮到網(wǎng)絡(luò)的帶寬和異構(gòu)性，原型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用了當(dāng)前比較流行的面向?qū)ο蟮腏ava語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。Java語(yǔ)言具有魯棒性，安全性等優(yōu)點(diǎn)，并支持各種操作系統(tǒng)平臺(tái)，一次編寫(xiě)處處運(yùn)行。而且提供了非常強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程機(jī)制。面向?qū)ο蟮木幊叹哂欣^承，封裝和多態(tài)等特性，能夠減少開(kāi)發(fā)周期和維護(hù)費(fèi)用，并具有很好的擴(kuò)展能力。系統(tǒng)編碼采用了Java提供的事件觸發(fā)和異常處理機(jī)制，在產(chǎn)生相應(yīng)事件時(shí)可以通知注冊(cè)的事件狀態(tài)進(jìn)行處理，在系統(tǒng)執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生異常或者錯(cuò)誤，都將調(diào)用相關(guān)的異常處理代碼完成恢復(fù)，顯示錯(cuò)誤信息或者退出執(zhí)行的操作。除此之外還使用了Java Media Freamwork（JMF）機(jī)制，支持多媒體的傳輸和交互的實(shí)現(xiàn)。Java Shared Data Toolkit（JSDT）提供了類(lèi)似電子白板的數(shù)據(jù)共享和通信的應(yīng)用的功能，為實(shí)現(xiàn)原型系統(tǒng)的電子白板提供了方便。JSDT提供了三種傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)，TCP Socket，HTTP和LRMP，原型系統(tǒng)采用最后一種，需要一個(gè)支持LRMP的Java包。在Java中已經(jīng)提供了Java.IO包，這個(gè)包提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)編程接口，包括多播通信所需要的類(lèi)。
因?yàn)镴ava具有跨平臺(tái)的特性，所以對(duì)運(yùn)行原型系統(tǒng)的操作系統(tǒng)平臺(tái)沒(méi)有限制，可以是Windows平臺(tái)或者Unix平臺(tái)，只要在平臺(tái)上具有相應(yīng)的Java虛擬機(jī)即可。需要用到的JMF，JSDT和LRMP相關(guān)類(lèi)可以由原型系統(tǒng)自己攜帶，并制作成安裝版本方便安裝，分布和共享。
如果通過(guò)HTTP分布媒體流，需要WEB服務(wù)器，同樣的如果需要存儲(chǔ)和分發(fā)流媒體完成視頻點(diǎn)播可以安裝成熟的流媒體服務(wù)器。電子白板服務(wù)器集成在原型系統(tǒng)中，也可以在任何平臺(tái)上運(yùn)行。圖7.3列出了系統(tǒng)運(yùn)行所需要的相關(guān)內(nèi)容：
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