数字语音教室中远程控制的设计与实现
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资料介绍：
课题研究背景和意义
数字语音教室软件的应用已经非常广泛，实现方式多种多样，技术也日趋成熟。系统中远程控制技术的应用也不断完善，功能不断全面化，操作简单化。远程控制不仅要对整个系统进行全面操作和控制，也要保证命令操作和传输的可靠性和准确性，在设计和实现上就可能面临着很多困难。
本课题设计是在数字语音教室系统中设计并且实现一个远程控制机制。目的是为了支持数字语音教室系统的操作和控制，为系统实现一个方便可靠的命令控制机制和数据传输方案。控制命令涉及整个数字语音教室系统的全部功能部分，命令传输在局域网内完成。通过此方案的设计与实现，可以利用系统进行数字语音的多媒体教学。
目前，国内外相关领域已经有了比较成熟的设计方案和产品，但大多采用软硬件结合的方法实现，如加入磁带机，录音机等。本课题是在一个纯软件环境下实现系统的控制功能。系统中远程控制涉及到了整个系统的全部功能模块，控制命令繁多而分散，不容易划分和综合。这样在设计和实现的时候就可能面临着一些新的难题，如命令的编码，命令包结构的设计等。在网络中进行命令传输时，数据丢失和网络异常情况难免会发生，为保证命令的实时准确，控制命令的可靠传输非常重要，如何实现这一点也是系统设计时候特别应该注意的问题。如果发生命令的丢失或异常，网络中个别主机没有收到命令，该如何进行补救，采用什么样的错误处理机制。或者是重复收到相同的命令该如何区分并避免逻辑混乱。 本文来自think58 [资料来源：http://think58.com]
针对以上可能出现的问题，在最初的设计阶段就要有针对性地分析。在需求分析和设计的时候可以使用rose对系统进行建模，理清系统各功能及其之间的联系，这样便于对繁多分散的命令进行控制和编码。网络层的命令传输使用组播技术实现，并对主机命令接受状态进行维护，采用重传的方式保证可靠传输，发送方式分为组播发送和单播发送。设定命令周期用来判断相临的两个组播命令是重新发送的还是新的操作，避免逻辑错误。
数字语音教室系统中的远程控制实现机制也伴随着教学需求的变化和相关技术的成熟而不断改变和完善，一方面要适应教学的需要，一方面还要保证系统的可用性，可靠性和操作的方便性等。这就要求在设计和实现上要平衡各种需求，力求找到一个最佳的平衡点。未来的发展主要集中在安全、可靠、实时、方便等几个方面的设计和实现[4]。
组播基本概念
2.1.1 产生和概念
随着Internet的迅速普及和爆炸性发展，在Internet上产生了许多新的应用，这就带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。为了缓解网络瓶颈，人们提出各种方案，其中一种是采用IP Multicast（组播、多播或多路广播）技术，它是一种能最大限度利用现有带宽的技术。比较而言，IP组播技术有其独特的优越性，在组播网络中，即使用户数量成倍增长，主干带宽不需要随之增加[4]。 think58好，好think58
IP组播是利用一种协议将IP数据包从一个源传送到多个目的地，将信息的拷贝发送到一组地址，到达所有想要接收它的接收者处。IP 组播将数据包以尽力传送（best-effort）的形式发送到网络中的某个确定节点子集，这个子集称为组播组（multicast group）。IP 组播的基本思想是，源主机只发送一份数据，这份数据中的目的地址为组播组地址；组播组中的所有接收者都可接收到同样的数据拷贝，并且只有组播组内的主机（目标主机）可以接收该数据，网络中其它主机不能收到。IP组播群组中成员的关系是动态的，主机可以随时加入和退出群组[6]。
它的基本方法是：当某一个人向一组人发送数据时，它不必将数据向每一个人都发送数据，只需将数据发送到一个特定的预约的组地址，所有加入该组的人均可以收到这份数据。这样对发送者而言，数据只需发送一次就可以发送到所有接收者，大大减轻了网络的负载和发送者的负担。
2.1.2 组播技术的特点
1. 群地址
在组播网中，每个组播群组拥有惟一的组播地址（D类地址），一部分IP组播地址是由Internet管理机构分配的，其他的组播地址作为暂时地址被用户使用；组播数据包可以送到标识目的组机的组地址，发送者不必知道有哪些组成员，它自己不必是组成员，对组成员中主机的数目和位置也没有限制。主机不需要和组成员以及发送者商量，可以任意加入和离开组播组；使用组地址，不必知道主机指定的位置，可以找到具有此组播地址的任何资源和服务器，在动态变化的信息提供者中搜寻到需要的信息，或者发布信息到任意大小的可选用户群。 copyright think58 [来源：http://www.think58.com]
2. 规模可扩展性
如果网络速率提高，广域组播网络的容量需要扩大，后来产生的组播路由算法和协议如PIM-DM、PIM-SM、CBT等都支持网络规模的扩展，而上述的群地址和动态性也是适应规模可扩展性的另一方面。
3. 健壮性
IP组播网络使用的路由协议和算法能适应网络路由动态变化，它采用软件状态刷新机制，制作路由备份等方法，来维护群组成员之间的连接，加强网络的健壮性。
4. 路由算法的独立性
组播路由算法和协议独立于单播路由使用的协议，但又依靠现存的单播路由表，在域内适应网络拓扑的变化，动态生成组播树。
5. 组播生成树的灵活性
组播生成树的形成与发送者和接收者的分布、网络的流量状况以及组成员的动态性有关，且组播生成树也反映了不同的组播路由算法和组播应用。灵活的组播生成树有利于数据包的传送，不容易造成网络的拥塞。
数字语音教室软件的应用已经非常广泛，实现方式多种多样，技术也日趋成熟。系统中远程控制技术的应用也不断完善，功能不断全面化，操作简单化。远程控制不仅要对整个系统进行全面操作和控制，也要保证命令操作和传输的可靠性和准确性，在设计和实现上就可能面临着很多困难。
本课题设计是在数字语音教室系统中设计并且实现一个远程控制机制。目的是为了支持数字语音教室系统的操作和控制，为系统实现一个方便可靠的命令控制机制和数据传输方案。控制命令涉及整个数字语音教室系统的全部功能部分，命令传输在局域网内完成。通过此方案的设计与实现，可以利用系统进行数字语音的多媒体教学。
目前，国内外相关领域已经有了比较成熟的设计方案和产品，但大多采用软硬件结合的方法实现，如加入磁带机，录音机等。本课题是在一个纯软件环境下实现系统的控制功能。系统中远程控制涉及到了整个系统的全部功能模块，控制命令繁多而分散，不容易划分和综合。这样在设计和实现的时候就可能面临着一些新的难题，如命令的编码，命令包结构的设计等。在网络中进行命令传输时，数据丢失和网络异常情况难免会发生，为保证命令的实时准确，控制命令的可靠传输非常重要，如何实现这一点也是系统设计时候特别应该注意的问题。如果发生命令的丢失或异常，网络中个别主机没有收到命令，该如何进行补救，采用什么样的错误处理机制。或者是重复收到相同的命令该如何区分并避免逻辑混乱。 本文来自think58 [资料来源：http://think58.com]
针对以上可能出现的问题，在最初的设计阶段就要有针对性地分析。在需求分析和设计的时候可以使用rose对系统进行建模，理清系统各功能及其之间的联系，这样便于对繁多分散的命令进行控制和编码。网络层的命令传输使用组播技术实现，并对主机命令接受状态进行维护，采用重传的方式保证可靠传输，发送方式分为组播发送和单播发送。设定命令周期用来判断相临的两个组播命令是重新发送的还是新的操作，避免逻辑错误。
数字语音教室系统中的远程控制实现机制也伴随着教学需求的变化和相关技术的成熟而不断改变和完善，一方面要适应教学的需要，一方面还要保证系统的可用性，可靠性和操作的方便性等。这就要求在设计和实现上要平衡各种需求，力求找到一个最佳的平衡点。未来的发展主要集中在安全、可靠、实时、方便等几个方面的设计和实现[4]。
组播基本概念
2.1.1 产生和概念
随着Internet的迅速普及和爆炸性发展，在Internet上产生了许多新的应用，这就带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。为了缓解网络瓶颈，人们提出各种方案，其中一种是采用IP Multicast（组播、多播或多路广播）技术，它是一种能最大限度利用现有带宽的技术。比较而言，IP组播技术有其独特的优越性，在组播网络中，即使用户数量成倍增长，主干带宽不需要随之增加[4]。 think58好，好think58
[资料来源：THINK58.com]
IP组播是利用一种协议将IP数据包从一个源传送到多个目的地，将信息的拷贝发送到一组地址，到达所有想要接收它的接收者处。IP 组播将数据包以尽力传送（best-effort）的形式发送到网络中的某个确定节点子集，这个子集称为组播组（multicast group）。IP 组播的基本思想是，源主机只发送一份数据，这份数据中的目的地址为组播组地址；组播组中的所有接收者都可接收到同样的数据拷贝，并且只有组播组内的主机（目标主机）可以接收该数据，网络中其它主机不能收到。IP组播群组中成员的关系是动态的，主机可以随时加入和退出群组[6]。
它的基本方法是：当某一个人向一组人发送数据时，它不必将数据向每一个人都发送数据，只需将数据发送到一个特定的预约的组地址，所有加入该组的人均可以收到这份数据。这样对发送者而言，数据只需发送一次就可以发送到所有接收者，大大减轻了网络的负载和发送者的负担。
2.1.2 组播技术的特点
1. 群地址
在组播网中，每个组播群组拥有惟一的组播地址（D类地址），一部分IP组播地址是由Internet管理机构分配的，其他的组播地址作为暂时地址被用户使用；组播数据包可以送到标识目的组机的组地址，发送者不必知道有哪些组成员，它自己不必是组成员，对组成员中主机的数目和位置也没有限制。主机不需要和组成员以及发送者商量，可以任意加入和离开组播组；使用组地址，不必知道主机指定的位置，可以找到具有此组播地址的任何资源和服务器，在动态变化的信息提供者中搜寻到需要的信息，或者发布信息到任意大小的可选用户群。 copyright think58 [来源：http://www.think58.com]
2. 规模可扩展性
如果网络速率提高，广域组播网络的容量需要扩大，后来产生的组播路由算法和协议如PIM-DM、PIM-SM、CBT等都支持网络规模的扩展，而上述的群地址和动态性也是适应规模可扩展性的另一方面。
3. 健壮性
IP组播网络使用的路由协议和算法能适应网络路由动态变化，它采用软件状态刷新机制，制作路由备份等方法，来维护群组成员之间的连接，加强网络的健壮性。
4. 路由算法的独立性
组播路由算法和协议独立于单播路由使用的协议，但又依靠现存的单播路由表，在域内适应网络拓扑的变化，动态生成组播树。
5. 组播生成树的灵活性
组播生成树的形成与发送者和接收者的分布、网络的流量状况以及组成员的动态性有关，且组播生成树也反映了不同的组播路由算法和组播应用。灵活的组播生成树有利于数据包的传送，不容易造成网络的拥塞。