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基于代理缓存的流媒体技术在网络教学中的应用　　［摘要］目前流媒体技术日趋成熟，流媒体技术的应用受到全球众多企业的关注。我国的网络教育已经开始进入以Internet为基础的新阶段，对于促进教育的普及和建立终身学习体系具有重大意义，流媒体技术将在我国计算机网络教育中扮演不可或缺的重要角色。本文通过设计一种基于代理缓存的流媒体技术的网络教学系统，系统采用标准的架构、提供强大的核心视频泵、实用的应用模式、方便的管理层，具有很强的扩展性，为现代网络教学的发展起到促进的作用。　　［关键词］流媒体技术 网络教学 交互方式　　　　 流媒体指的是通过网络传输的、能够在本地终端实时回放的、具有实时特征的媒体内容编码数据流，流媒体实现的关键技术就是流式传输，即通过网络获得平滑的数据流。大体可分为在线直播、网上点播、网络广播和文件下载。流媒体应用的模式也很广泛，包括召开网上工作会议，重要活动直播，内部学习培训，网络电视，影音欣赏等。 在网络教育中实施、建设流媒体应用，可以加快教育主管部门的决策速度，提高应变能力；提升学校的教学管理，提高师资水平；教师可以改善教学方式，更好地积累教育资源，提高提高教学成果；学生可以更加生动、直观的学习，全面提高综合素质。　　　　 一、传统流媒体的网络教学系统的设计　　　　 流媒体服务平台采用标准的系统架构、提供强大的核心视频泵、实用的应用模式、方便的管理层，系统采用标准化网络协议(RTP/RTSP协议)，实现基于政府网络音视频的多种应用，具有很强的扩展性，系统由流媒体服务器、管理端、采集工作站和客户接收端组成。它们各自的具体功能如下：　　 （1）流媒体服务器： 将现场采集工作站的数字多媒体信息发送给客户接收端，它要求拥有充裕的带宽资源，比如安装在主干网服务器上。　　 （2）管理端： 可装在网络内的任意一台PC机上，也可以跟流媒体服务器安装在同一台服务上。　　 （3）采集工作站：可采集发布实时的音视频信息、电脑屏幕、多媒体文件等。　　 （4）客户接收端：采用B/S的结构，通过浏览器即可接收观看 。　　在IP网上开展教学活动,需要解决两个基本问题：一是音频、视频流信息的传送以及其与数据之间的同步； 二是由于在教学过程中教师会经常使用电子教案来辅助教学，例如用PowerPoint，而电子教案的展示与音频、视频流之间有严格的时间同步关系，这就要求在传输过程中仍要求保持同步关系。　　　　 二、流媒体代理缓存的特点　　　　 相对于现在已广泛使用的用于传统Web 对象的代理缓存，流媒体代理缓存有如下特点：　　 （1）流媒体对象的文件大小通常比传统Web 对象文件要大几个数量级。一般的Web 文件以kB 为单位，而流媒体文件的大小多以MB为单位，包含一部完整电影的流媒体文件往往要超过100MB。因此，当容量有限时，缓存只能存储少量完整的流媒体文件。　　 （2）当前Internet 上流媒体对象多为静态流媒体对象，通常都具有一次写多次读（WORM）的性质，当它放置在Internet 上后，通常很少进行改变。因此在流媒体网络缓存中，缓存的一致性并不是非常重要的问题。这在一定程度上简化了流媒体代理缓存的设计。　　 （3）在用户浏览模式上，通过研究发现，流媒体用户通常只浏览其最初部分以决定是否全部观看。因此在设计流媒体代理缓存系统时必须考虑到对该情况的适应，而不需要不加区分地总是将整个流媒体文件一次性缓存。　　　　 三、系统实现技术　　　　 根据流媒体技术所使用到的两大基础协议RTP 协议和RTSP 协议，结合上面分析得到的流媒体代理缓存的特点，考虑到影响流媒体代理缓存效果的因素，为提高流媒体代理缓存效果，可以对子网中使用的代理服务器系统进行如下的升级，实现流媒体代理缓存。　　 1、缓存置换的必要性。代理服务器的缓存的存储空间是有限的。当这个空间装满之后，必须把一下缓存移走，才能在有新的请求进行缓存。缓存的置换策略就是用来决定将哪些旧的缓存移走，它的目标就是要更好的利用可用的资源，比如，硬盘、内存和网络带宽。缓存的置换策略是影响代理服务器的效率和性能的重要因素，同时好的置换策略也是对网络流量的减少有着重要的作用。　　 2、算法选用。目前的算法主要有传统算法、基于关键值算法、基于代价算法等，这些算法都在Web缓存技术中有着广泛的应用，并取得了很好的效果，但是由于Web页面与流媒体对象的区别，这些算法并不合适用于流媒体代理缓存。一般在流媒体的代理缓存技术中，会参考这些算法，对其进行改进或综合形成一种新的算法。　　 3、前缀缓存技术。通常存储一个播放时间为两小时的MPEG1流所需的磁盘空间为1.4G 字节, 由于多媒体对象所占用的磁盘空间很大, 因此, 对于给定的磁盘缓存容量,通常仅有非常有限的媒体文件能够被缓存到,这样就降低了缓存的命中率和缓存效