1、 - i - 本科毕业设计 (论文 )开题报告 通信 工程 具有流媒体组播功能的校园网构建 一、 课题研究意义及现状 近年来，全国互联网（ Internet）业务迅猛发展，各地广电行业也瞄准这块市场， 纷纷 建设了自己的宽带网络。由于目前广电网络没有自己的互联网出口，各家都是租用电信、网通、联通等一些电信运营商的互联网出口，这无疑对广电宽带网的发展产生了制约。广电宽带网面临这一现状，必须利用自身媒体资源优势，在服务内容上下功夫，丰富网站内容，增加本地化服务，发挥广电系统在音视频资源方面的优势，把在线电视、在线广播、视频会议等视音频服务 功能办活，让视音频服务功能成为广电宽带网与其他宽带运营商竞
2、争的优势项目，同时也可以节省大量带宽资源。由于在线直播、在线电视等视音频业务是高带宽的多媒体应用，和一般业务相比，有着数据量大、时延敏感性强、持续时间长等特点。而传统网络最初是为数据传输而设计的，是典型的点点通信模式，是为保证数据可靠传输而设计的，所用的传输协议多为点到点的协议。其所具有的特点将增加网络发送负载，带来网络延时。这就带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。因此采用最少时间、最小空间来传输和解决视音频业务所要求的网络利用率高、传输速度快、实时 性强的问题，就要采用不同于传统点对点单播、广播机制的转发技术及 QOS服务保证机制来实现，而 IP组播技术是解决这些问题的关键技术。IP组播技术
3、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。 在校园网上实现的网络教学、视频点播 (VOD)、视频会议等音视频业务和一般业务相比，有着数据量大、时延敏感性强、持续时间长等特点，因此它对网络结构、带宽、音视频服务器等都有特殊的要求。传统的单播、广播传输机制不仅大量消耗网络带宽，还占用大量的服务器资源，导致网络性能急剧下降。 IP组播技术就是针 对此类业务提出的，它采用组播组的传输机制，能够大量节省网络带宽，降低服务器的负荷，保证信息传输质量。 - ii - 二、课题研究的主要内容和预期目标 主要内容 ： 随着 Internet 发展，特殊需求的网络架构要求越来越
4、多。通过了解 IP 组播技术和流媒体传输技术，构建一个具有流媒体组播功能的校园网。 预期目标 (1)实现大学的校园网络化，教学楼、宿舍实现计算机联网。 (2)IP组播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。网络效率大大提高 ， 成本大大降低。 (3)应用流技术在网络上传输多媒体文件，把连 续的影像和声音信息经压缩后放到网络服务器上，用户可边下载边观看。 (4)通过校园网实现音、视频实况转播、视频预定，制作并储存节目。 (5)在校园网上实现 VOD教学。 三、课题研究的方法及 思路 研究方法 校园网网络电视提供电视节目的实时转播，电视节目的信号源来自数字电视信号，在服
5、务的提供上采用了传统的 C/S方式。 C/S方式的流媒体推送包括了两种方案，一种是单播方式，这种方式需要在客户端和流媒体服务器之间建立点对点的连接来传输流媒体数据，如 HTTP、TCP、 MMS方式等；另一种是组播方式，可以实现一点对多点的 流媒体传输，客户端不需要通过 TCP连接来从服务器获取数据，而是通过网络设备对流媒体数据进行复制和转发来获取，可以大大减轻校园网核心网和流媒体服务器的压力 。 由于校园网的用户多为在校大学生和教师， 其上网在线人数多，在线时长，每用户带宽及网络应用的多样化等指标都大大超过商业网络和宽带小区网络，导致网络瓶颈等严重问题的产生。传统的单播、广播传输机制不仅大量
6、消 耗网络带宽，还占用大量的服务器资源，导致网络性能急剧下降。 IP组播技术就是针对此类业务提出的，它采用组播组的传输机制，能够大量节省网络带宽，降低服务器的负 荷，保证信息传输质量。组播因其提高了数据的传送效率且减小了主干网出现拥塞的特点已成为流媒体重要的传输方式。但常见的都是基于 IPv4组播技术的，互联网的快速发展，使得现有的 IPv4协议无法满足网络运行和业务的提供，最明显的就是 IP地址明显不足，实际能使用的地址即将达到饱和。 IPv6是 IPv4的下一代网络协议，在有效地解决 IP地址不足这个问题的基础上，还增加了 QOS、内置安全、可扩展等许多新特- iii - 性。 综合考虑，
7、选择 IP组播技术，为用户提供稳定的、可扩展、可管理、高性能的大规模组播服务。 设计思路 首先，要了解计算机 网络工程的相关知识，对网络工程建设、管理和校园网的组建要有一定的了解。先要实现大学的校园网络化，教学楼、宿舍实现计算机联网，对工程进行规划，画出网络结构图及布线图，路由设计，选择好相关设备，组建好校园网。 然后要流媒体传输技术和 IP组播技术，组播 (Multicast)也称多路广播或多播 ，是一种允许一台或多台主机发送单一数据包到多台主机的网络传输技术。组播作为一点对多点的通信，是节省网络带宽的有效方法之一。在网络音频 /视频广播的应用中，当需要将一个节点的信号传送到多个节点时，无论
8、是采用重复点对点通信方式，还 是采用广播方式，都会严重浪费网络带宽，只有组播才是最好的选择。组播能使一个或多个组播源只把数据包发送给特定的组播组，而只有加入该组播组的主机才能接收到数据包。 作为一项新技术的应用，组播的部署应循序渐进。组播服务涉及网络的各个层面： Mac地址层、 IP层、应用层，需要在主机、 L2交换机、 L3交换机每个层次配置相应的组播协议。另外，组播作为一种可管理、可运营的高级网络服务，其技术还在不断的发展完善中。网络设备对组播的支持也参差不齐。因此组播服务必须在详细规划和论证的前提下进行，选择适合网络设备和拓扑的组播方案。 在运行的各个阶段，要不断地完善和增强对组播的管理
9、功能。最终为用户提供稳定的、可扩展、可管理、高性能的大规模组播服务。 流媒体主要是指网络传送媒体（如视频、音频、 Flash）的技术总称。其关键技术是流式传输技术，流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始的部分内容存入内存，流媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始有一点延迟。 流式传输过程：用户选择某一流媒体服务器后， Web浏览器与 Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，一边把需要传输的实时数据从原始信息检索出来，然后客户机上的Web浏览器启动 A/ V Helper程序，使用 HTTP从 Web服务器检索相关参数对 Helper程序初始化。A/V Helper程序及 A/V
10、服务器运行实时流控制协议（ RTSP），以交换 A/V传输所需要的控制信息。雨 CD播放机货 VCRS所提供的功能相似， RTSP提供了操纵播放、快进、快倒暂停及录制等命令的方法。 A/V服务器使用 RTP/UDP协议讲 A/V数据传送给 A/V客户程序，一旦 A/V数据抵达客户端， A/V客户程序即可播放输出。 接着，了解相关的协议，对于大型的 IP组播网，第三层的 IP路由协议一般要分为域内组- iv - 播协议和域间组播协议 。域内由校园网自行管理，域间通过共同的约定域间组播协议实现域间的组播。配置程序，对各个路由器，交换机进行配置，并且设置流媒体服务器，最后在机房进行仿真实验，构建出具
11、有流媒体组播功能的校园网。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2011年 10月至 2012年 4月。 第一阶段（ 4周）：分析任务，收集资料，完成开题报告、文献综述、外文翻译，制定系统总体方案设计。 第二阶段（ 2周）：学习了解相关知识，画出初步的网络设计图，写出相关配置命令。 第三阶段（ 2周）：进行网络架构的仿真与模拟调试，实现网络的组播流媒体功 能。 第四阶段（ 2周）：设计与写论文，软件设计，撰写设计报告与论文。 参考文献 学生自选： 1 张小莉 .校园网组建方案探讨 J.山西财政税务专科学校学报， 2001， 2， 13（ 1）： 78-83. 2 蒋林华 .高校局域网组建模
12、式之探讨 J.中国集体经济， 2008(Z2):56-58. 3 郭向晖 .局域网的组建与管理 J.中国新技术新产品， 2009(5):62-67. 4 陈积慧 .高校局域网的组建过程 J.海南广播电视大学学报， 2006(1):21-25. 5 Datta， A.， Derek， A.， Mitchell， J.C.， Pavlovic， D.:Aderivationsystemandcompositionallogicforsecurityprotocols.J.Comput.Secur.13(3)， 423 482(2005). 教师选定： 6 陈洪彬 .前沿流媒体使用手册 M.北京：中国科学技术出版社 .2003， 7. 7 汪新民，耿红琴 .网络工程实用教程 M.北京：北京大学出版社 .2008， 2. 8 吴国勇，邱学刚，万燕仔 .流媒体技术与应用 M.北京：北京邮电大学 出版社 .2001， 7. 9 H3C网络学院 .路由与交换学习指导书 M.杭州：杭州华三通信有限公司， 2003-2009.
