4. Kết cấu của luận văn
2.2.5. E-Learning dịch vụ và tính năng
Khoảng cách phát triển hệ thống e-learning cung cấp rất nhiều tính năng trình bày các cấp dịch vụ riêng biệt, chẳng hạn như:
1. Web-based với khả năng sử dụng linh hoạt, tích hợp dịch vụ chứng thực cho cộng đồng e-learning;
2. Đăng ký, xác thực và bảo dưỡng, hệ thống giảng dạy và học tập; 3. Multicast bảo trì và lập kế hoạch;
4. Tương tác đa phương tiện trao multicast-ences với QoS thích ứng; 5. Các công cụ multicast cho không gian chia sẻ, làm việc;
6. Thảo luận học tập như diễn đàn và Multicast phòng chat.
Hệ thống này kết hợp các thông tin cơ sở dữ liệu trực tuyến cơ cấu các khóa học, sinh viên, trợ giảng và các buổi học. Những nguồn này đã được phát triển bằng cách sử dụng MySQL / PHP. Một trang web tập hợp tất cả các thành phần ứng dụng nguyên mẫu phát triển hiện có tại www.esa.ipb.pt / multicast.
Một số quy trình để đánh giá hiệu năng phần cứng yêu cầu rõ ràng quyền của người sử dụng, cho phép mở rộng an ninh đặc quyền cho applet để thực hiện kiểm tra hệ thống, thu thập dữ liệu quan trọng được sử dụng bởi applet tiếp theo của đường dẫn kiểm soát. Giấy chứng nhận bảo mật được sử dụng trong công việc này không được cung cấp bởi các thực thể chính thức, nhưng được tạo ra bởi các công cụ biên dịch applet để thử nghiệm.
Mặc dù quá trình thích ứng là hoàn toàn minh bạch, hiệu quả, người dùng có thể chỉnh sửa các thông số QoS được đề xuất bởi hệ thống. Nếu chỉnh sửa xảy ra, tính đúng đắn và xác nhận được đảm bảo bởi mã Javascript nhúng cho các mục đích phân tích cú pháp.
Tất cả các ứng dụng MMC cần phải được cài đặt trước đó và truy cập thông qua giao diện dòng lệnh, cấu hình biến môi trường PATH đúng. Nếu chúng ta muốn truyền tải âm thanh hoặc video các trang thiết bị cần thiết cũng phải được sẵn sàng. Thu thập những yêu cầu cơ bản có thể tham gia các buổi học tập điện tử, có thích nghi QoS một cách minh bạch, với khả năng sử dụng lớn.
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐÀO TẠO ĐIỆN TỬ DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ IP
MULTICAST 3.1. Mục tiêu và yêu cầu dựng ứng dụng
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều ứng dụng truyền dữ liệu multimedia, hầu hết sử dụng mô hình khách – chủ (client – server) dựa trên unicast, tức là máy khách gửi yêu cầu đến máy chủ, máy chủ gửi dữ liệu cho từng máy khách sử dụng truyền tin unicast. Các ứng dụng trên đều có nhược điểm là, với mô hình khách – chủ dựa trên unicast đơn thuần thì máy chủ sẽ bị quá tải khi có quá nhiều người dùng.Multicasting la cach hưu hiêu đê truyên văn ban, âm thanh, video đên môt nhom ngươi trên mang Internet hoăc mang nôi bô. Thay vi phai gưi thông tin tơi tưng ca nhân, thông tin se đươc gưi cho ca nhom multicast. Multicasting co thê thưc hiên trên nhiêu mô hinh mang nhưng ơ đây chi đê câp đên multicasting trên Internet.
Multicasting cho phep môt may tram gưi goi dư liêu đên môt nhom may tram. Bên nhân se tra lơi va thông tin đap ưng se đươc gưi đên moi thanh viên trong nhom multicast. Trên Internet môt nhom bao gôm cac may tinh ơ trên nhiêu mang con khac nhau ơ bât ky nơi nao. Multicasting giam sô lương goi lưu thông trên Internet băng cach gưi goi đên ngươi sư dung co yêu câu.
May tinh cho bô đinh tuyên biêt no muôn nhân thông tin tư môt multicast. Bô đinh tuyên nay bao cho bô đinh tuyên tiêp theo gân vơi nguôn cua multicast biêt điêu đo. Qua trinh nay đươc tiêp tuc đên khi đương đi đươc thiêt lâp tư nguôn multicast đên may muôn nhân multicast. Kêt qua la chi co cac bô đinh tuyên cân thiêt mơi nhân đươc cac goi multicast. Cac bô đinh
tuyên không tham gia se không nhân đươc goi, viêc nay lam giam lưu thông va giup cho tiên trinh hiêu qua hơn.
Hê thông đinh tuyên nay co dang hinh cây, vơi gôc la may chu multicast va đươc nôi kêt vơi cac hê thông muôn nhân multicast. Nêu môt bô đinh tuyên co cac may không muôn nhân multicast, no se bi loai khoi cây.
Multicast trên Internet diên ra trên MBone (Multicast Backbone). Hiên giơ câu hinh multicast trên Internet bao gôm cac bô đinh tuyên co kha năng multicast, goi la mrouter va bô đinh tuyên dung cho unicast goi la urouter. Câu hinh nay se không cân thiêt nêu tât ca cac cac bô đinh tuyên co kha năng multicast. MBone thuôc phân trên cung cua Internet đong vai tro như la mang ao bao gôm cac mrouter, la cac “hon đao” đươc vây quanh bơi cac urouter. Mrouter phai truyên goi IP multicast tơi cac mrouter khac. Tuy nhiên chung bi vây quanh bơi cac urouter ma cac urouter nây không biêt xư ly cac goi multicast. Đê giai quyêt vân đê nay cac đương dân đi qua cac urouter cân đươc thiêt lâp. Goi IP multicast se đươc đong goi thanh cac goi IP unicast
khi đi qua đương dân. Kêt qua la MBone bao gôm tâp hơp cac mrouter đươc
nôi kêt vơi nhau bơi cac đương dân, cac đuơng dân nay phu kin Internet
Một trong những ứng dụng tốt nhất của Internet là trong đào tạo điện tử ở mức độ cao của sự liên hệ trao đổi thông tin giữa giáo viên và học viên. Tạo ra một môi trường học tập linh hoạt. Hầu hết các ứng dụng công nghệ Internet trong đào tạo điện tử được áp dụng cho các khoá học đều dựa trên web. Nội dung khóa học dựa trên web được phát triển theo từng modun trong HTML như các modun môn học, chat, e-mail.... Một số lợi thế của các khóa học dựa trên web là chỉ cần một trình duyệt web trên máy tính của học sinh và một đường truyêng Internet thông thường, do đó có thể cho phép tối đa người dùng, và giảm thiểu các yêu cầu hỗ trợ kỹ thuật. Tuy nhiên, một
khóa học đạt chất lượng dựa trên web đòi hỏi rất nhiều công sức để nội dung học tập phải được cập nhật thường xuyên. Một hạn chế quan trọng là tương tác giữa thầy với trò chỉ qua nội dung văn bản nên nhiều trường hợp giáo viên không thể minh họ hay giải thích chi tiết cho học sinh được. Điều này là tốt nhất thực hiện trong một môi trường hỗ trợ thời gian thực tương tác nghe nhìn, đó là lý do mà phương pháp dạy học truyền thống mặt đối mặt đã tồn tại hàng trăm năm nay.
Với tiêu trí trên, các lớp học ảo MBone đã được phát triển ở các trường đại học và các cơ sở đào tạo lớn trên thế giới cũng như ở Việt Nam để cho phép sinh viên theo học các lớp từ xa bằng cách vào lớp từ máy tính trên Internet. Các môi trường đã được tạo ra như môi trường với thời gian thực tương tác bao gồm cả video, âm thanh và đồ họa. Để giải quyết vấn đề cho nhiều sinh viên tham dự các lớp học từ xa. Các lớp học ảo IP-multicast và các công cụ MBone đã được sử dụng để tạo ra môi trường lớp học ảo. Hệ thống đào tạo điện tử hộ trợ giảng dạy cho giáo viên và việc học tập của học viên cần có một hệ thống đồng nhất gữa các phần cứng và phần mềm.
- Hệ thống được xây dựng trong luận văn này phải đáp ứng được những yêu cầu sau:
+ Tối ưu hóa băng thông của máy chủ, máy chủ không phải chịu tải quá nhiều khi số lượng người sử dụng tăng lên.
+ Tối ưu hoá dung lượng đường truyền trên mạng.
+ Xây dựng một phương thức truyền dữ liệu video qua giao thức IP multicast
- Với những yêu cầu trên, mục tiêu của luận văn đặt ra là: + Đưa ra giải pháp và thiết kế giao thức truyền video.
+ Xây dựng hệ thống thử nghiệm dựa trên giải pháp và thiết kế được đưa ra.
+ Cuối cùng, đánh giá, kiểm tra hệ thống có đạt được những yêu cầu đặt ra ban đầu hay không.
3.2. Công cụ MBone:
- Vic là một MBone công cụ hội nghị truyền hình. Nó được phát triển bởi Steve McCanne và Jacobson tại văn phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley (LBNL) thuộc nhóm nghiên cứu mạng. Phiên bản này cung cấp video hỗ trợ chụp ảnh, hiện có rất nhiều card video tương thích với nó. Kết hợp một số codec bao gồm H.261 và H.263. Cung cấp các chế độ điều khiển để điều chỉnh tỷ lệ khung hình, băng thông, và chất lượng video, cũng như các tùy chọn khác. Người dùng có thể chuyển đổi giữa các hình thu nhỏ và cửa sổ video toàn màn hình, và chuyển đổi giữa một số định dạng video.
Rat là một công cụ MBone truyền âm thanh. Được phát triển bởi UCL của Nhóm Nghiên cứu Đa phương tiện mạng. Các phiên bản của Rat tương thích với hầu hết các card âm thanh.Có các tính năng bao gồm kiểm soát tự động, chế độ im lặng và mã hóa. Cung cấp một giao diện đồ họa hiển thị những người tham gia lóp học và các mức âm.
Wbd là một MBone bảng điện tử chia sẻ, cho phép một số học viên tham gia lóp học để chia sẻ một không gian làm việc. Gần đây đã được phất triển bởi Kristian Hasler tại UCL. wbd tương thích với các bảng LBNL ban đầu cho phiên bản Windows của wb. wbd có một tập hợp các tính năng quét mã vạch, như màu sắc, font chữ và dòng chiều rộng tùy chọn, khả năng nhập văn bản, công cụ vẽ và trang định hướng khác nhau.
Thay vì mỗi giáo viên trong lớp học muốn kết nối tới tất cả các học viên trong lớp, thì giáo viên và học viên sử dụng công cụ MBone tham gia một nhóm multicast, thì bất cứ gói tin nào gửi tới nhóm tất cả các thành viên
trong nhóm đều có thể nhận được. MBone không có các công cụ thảo luận cung cấp công cụ quản lý các nhóm. Điều này được thực hiện thông qua công cụ thư mục phiên SDR.
SDR là một phiên thư mục được thiết kế để cho phép hiện một danh sách của tất cả các phiên MBone đã và đang thực hiện như các phiên công cộng và các phiên cá nhân. Để tham gia một lớp học thì học viên chỉ cần nhấn nút tham gia sau đó SDR tải lên các công cụ khác nhau cần thiết để tham gia vào lớp học.
Các yêu cầu băng thông cho các công cụ MBone là tương đối thấp so với tiêu chuẩn hiện hành. Mỗi nguồn video đòi hỏi chỉ có khoảng 128Kbps ở mức mười khung hình / giây. âm thanh yêu cầu về chất lượng 64kbps ở điện thoại. tỷ lệ khung hình cao hơn là có thể, nhưng qua thực nghiệm đã nhận thấy rằng dữ liệu bảng trắng chất lượng cao kết hợp với âm thanh thì chất lượng hình ảnh tốt hơn.
3.3. Xây dựng hệ thống Đào tạo điện tử dựa trên công nghệ Multicast
Ứng dụng sử dụng giọng nói, video, hoặc đa phương tiện phải được quản lý cẩn thận trong một mạng IP để bảo đảm hoạt động trong một hệ thống. Ngoài những cải tiến định tuyến, nhu cầu chủ yếu của QoS trong một hội nghị đa phương tiện để đối phó với nhiều nguồn với các đặc tính khác nhau, chuyển số lượng lớn lưu lượng truy cập với dung lượng lớn trong mạng. Như đã đề cập ở chương 2, mục đích thích ứng với e-learning trong đào tạo điện tử, được tích hợp MMC ứng dụng với QoS, bảo đảm chất lượng truyền dữ liệu đa phương tiện. Những hạn chế QoS kết hợp với mỗi chế độ QoS được xác định
Bảng 3.1. Thiết lập các thông số cho các phương thức khác nhau QoS thích
Đối với hội nghị truyền hình chế độ chất lượng tốt nhất tiêu thụ
khoảng 400 kbps, cho phép hình ảnh và chuyển động tốt hơn. thiết bị khác
nhau cũng đã được thử nghiệm để xác nhận cấp bậc của các phương thức thích ứng được xác định.
Hinh 3.1. BW nhu cầu cho từng chế độ QoS
Quan sát thấy trang bị hiện đại cho hiệu suất cao các kết quả thử nghiệm đã thu được thay đổi số lượng thành viên mới multicast truyền thoại và video, xem xét rằng tất cả các thành viên trong nhóm multicast được nhận dữ liệu đa phương tiện và thiết bị có khả năng sử dụng bất kỳ nguồn multicast thông qua phần mềm vic.
Hình 3.2. CPU nhu cầu cho từng chế độ QoS
Các hệ thống e-learning thông thường cần truyền nhiều dữ liệu đa phương tiện với dung lượng lớn. Hình 3.1 và hình 3.2 mô tả mức tiêu thụ tài nguyên cho mỗi chế độ QoS được xét.
QoS thay đổi khi được điều chỉnh có hệ thống trong các ứng dụng, thời gian thực, đây là lợi thế trong nhóm khả năng mở rộng và tính bền vững trong môi trường không đồng nhất QoS và không thể đoán trước như Internet và Mbone. Hình 3.3, hình 3.4 và hình 3.5 minh họa so sánh giữa hai kỳ họp mô phỏng, việc đầu tiên mà không có QoS thích ứng và thích ứng bao gồm hai quản lý của các lớp phát triển. Kết quả cho thấy khả năng mở rộng được tăng lên, nhưng quan trọng không kém là một thực tế rằng các ứng dụng có thể hưởng lợi từ nguồn tài nguyên sẵn có.
Hình 3.3. Tuyến tính phân phối băng thông bằng cách sử dụng các ứng dụng mặc định, thích ứng không được sử dụng
Hình 3.4. Tăng số lượng các thành viên trong nhóm đang hoạt động bằng cách sử dụng thích ứng để phân phối lại nguồn mạng
Hình 3.5 - Hình thức QoS thông qua hệ thống phải đối mặt với điều kiện nguồn tài nguyên có sẵn.
Khi các nguồn tài nguyên có sẵn giảm, hệ thống cấp phát các thông số quan trọng. Ví dụ, trong khi tỷ lệ khung hình không được dưới 10 hình / giây, chất lượng hình ảnh có thể là xấu hoặc đơn sắc nếu nội dung được nhận thức một cách chính xác. Hạn chế băng thông cho các ứng dụng, không chỉ với tham số rõ ràng mà còn chọn lựa quyền định dạng mã hóa cho các buổi học tập điện tử, cho phép sử dụng tài nguyên hiệu quả và khả năng sử dụng chủ động, tránh quá tải mạng và tắc nghẽn.
Kinh nghiệm cho thấy với Mbone các nhóm e-learning có xu hướng nhỏ, thường ít hơn hai mươi thành viên. E-learning cộng đồng có hiệu quả như trong phương pháp đào tạo truyền thống, cần có một giáo viên dạy riêng cho
Hiện nay các thiết bị hỗ trợ giao thức IP Multicast là rất ít và cơ sở hạ tầng Inernet hiện nay chưa hỗ trợ giao thức IP Multicast. Trong khuôn khổ luận văn này do không có các thiết bị phần cứng nên em xây dựng một hệ thống mạng với mô hình như sau:
Hình 3.6: Sơ đồ hệ thống
LAN 1 và LAN 2 chứa các máy thu và nhận tín hiệu multimedia
Máy chủ: cài đặt hệ điều hành Linux cầu hình với chức năng là một Router
3.3.1. Cài đặt và cấu hình máy chủ Linux
3.3.1.1. Đặt địa chỉ IP:
- [root@localhost ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 # Advanced Micro Devices [AMD] 79c970 [PCnet32 LANCE] DEVICE=eth0 BOOTPROTO=static BROADCAST=192.168.98.255 HWADDR=00:0C:29:F2:85:19 IPADDR=192.168.98.10 NETMASK=255.255.255.0 NETWORK=192.168.98.0 ONBOOT=yes - [root@localhost ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1 # Advanced Micro Devices [AMD] 79c970 [PCnet32 LANCE] DEVICE=eth1
BOOTPROTO=static
LAN 1
LAN 2
BROADCAST=192.168.125.255 HWADDR=00:0C:29:F2:85:19 IPADDR=192.168.125.20 NETMASK=255.255.255.0 NETWORK=192.168.125.0 ONBOOT=yes
3.3.1.2. Thiết lập định tuyến (route) hỗ trợ Multicast
- [root@localhost ~]# route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 eth0 - [root@localhost ~]# route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 eth1 - [root@localhost ~]# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
3.3.1.3. Cấu hình ZEBRA:
[root@localhost ~]# vi /etc/quagga/zebra.conf ! -*- zebra -*-
!
! zebra sample configuration file !
!$Id: zebra.conf.sample,v 1.14 1999/02/19 17:26:38 developer Exp $ !
hostname Zebra_Router password zebra
enable password zebra !
! Interface's description. !
interface lo
! description test of desc. interface eth0
ip address 192.168.98.10/24 multicast ! interface eth1 ip address 192.168.125.20/24 multicast ! !interface sit0 ! multicast ! line vty password zebra ! login
! transport input telnet !
! Static default route sample. ! ip route 224.0.0.0 240.0.0.0 eth0 !ip route 224.0.0.0 240.0.0.0 eth1 !ip route 224.0.0.0/240.0.0.0 192.168.125.20 !ip route 0.0.0.0/0 203.181.89.241 !
3.3.1. 4. Khởi động các dịch vụ mạng: