远程教育网络资源集成测度传输优化研究

远程教育网络资源集成测度传输优化研究
远程教育网络资源集成测度传输优化研究
摘要：以远程教育网络数据网络数据资源集成测度传输优化问题为研究对象，分析了远程教育物理网络、软件平台和用户访问流程，重点阐述了远程教育数据资源的测度问题，并针对如何实现远程教育网络的传输优化提出了相应的解决措施。

关键词：远程教育网络测度传输优化
信息技术的发展和计算机的应用已经对教学产生了巨大的影响，促使教学过程发生根本的变化。

随着技术的逐渐成熟，远程教育模式被越来越多的学校采用，并为更多的教师、学生所接受。

然而，由于技术、资金等多方面的制约，目前多数远程教育平台在应用过程中还存在诸多问题，极大地限制了远程教育的推广应用。

本文针对重点远程教育网络数据资源集成测度进行分析，并探讨数据资源测
度的传输优化问题。

1远程教育实现模式分析1.1远程教育物理网络分析
远程教育网络按照实现功能可以分为电信运营商互联互联网和高校远程教育内部信息网络两部分。

电信运营商互联网作为底层承载网，为高校远程教育内部信息网络提供接入，实现流量信息的传送。

目前，高校远程教育内部信息网络
主要通过DDN、帧中继、ATM等专线方式接入互联网。

专线接入方式直接进入主干网络而不必选择路由，减少网络延迟，一般以DDN专线接入较多。

在高校
内部网络的设计上，一般采用具有很大灵活性、扩展性和高性价比的以太网技术作为主干网的实现技术；主干交换机选用企业级交换机作为核心交换机；整个网络采用星型的互联结构；各种服务器采用光纤实现与核心交换机互联；各院系局域网由节点交换机和集线器组成，并利用光纤实现与核心交换机的互联；学校的分支院校内部也采用成熟的局域网技术组成分支部门的内部局域网，并通过互联网实现与学校总部的信息共享以及远程教育。

远程教育网络实现架构图。

1.2远程教育软件平台远程教育软件平台在设计架构上一般采用C/S、B/SB/S两种设计架构。

C/S架构由客户应用程序、服务器管理程序和中间件三部分组成。

B/S架构由浏览器、Web服务器和数据库服务器三部分组成。

C/S 在逻辑结构上比B/S少一层，对于相同的任务，C/S架构的实现速度比B/S架构要快，因此在处理大量数据时C/S架构具有一定的优势。

但是C/S架构的弱点在于它只能在两个系统之间进行简单的信息交换，无法实现多层结构的分布式系统。

B/S架构利用普通浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，简化操作、适用于网上信息发布。

针对不同的应用需求两种设计架构都有成功的案例。

1.3用户访问流程目前，互联网已经形成了分级的互联结构，
几乎所有互联网应用服务访问都是基于域名进行的，互联网用户在对信息源进行访问时要通过如下流程：用户在自己的浏览器中输入要访问的SP网站的域名，浏览器向本地DNS请求对该域名的解析，本地DNS将请求发到SP网站的授权DNS，授权DNS将服务器的地址作为解析结果（IP地址）送给本地DNS，本地DNS再将解析结果返还给用户，同时将该域名的解析结果保存在内存中，并直接响应下一个用户的解析请求，直到相应的生存周期TTL过期，才再次向网站的授权DNS请求解析。

用户得到IP地址后，就可以直接对网站的服务器进行访问。

具体的用户访问流程示意图。

对于拨号接入用户，无论是窄带拨号接入用户还是宽带ADSL接入用户都要首先输入用户认证信息，在局端通过接入服务器实现用户管理，后台采用标准的
AAA协议Radius进行认证、计费管理。

只有认证通过，用户才能接入互联网。

在此基础上，用户若要访问远程教育平台，则需要再一次输入包括用户名和用户密码在内的用户认证信息。

从用户的角度看，整个访问过程要进行两次认证，输
入两次用户名和用户密码，才能实现对远程教育平台的访问。

2网络数据资源
测度网络数据资源测度涉及多个方面，但主要包括传输时延时延、抖动、丢包率和误码率四个方面。

在网络用户实际上网过程中，用户对上网时延最为敏感，时延的产生主要由于目前的互联网以数据包作为传输的基础，任何一个数据包的
丢失或出错都必须重新发送，另外HTTP协议也是诱发延迟的因素，因为一个网页内的不同对象要通过不同的连接来得到，而每次连接所经过的路径都有可能不同，从而会造成多重时延的发生。

从根本上来看，IP网络不能保证服务质量是由IP技术本身决定的，IP技术在许多方面不具备传统电信网的特征，作为属于一种第三层的技术，IP技术提供的是“尽力而为”的数据传输能力，无法提供可靠的面向连接的服务。

因此，也就不能保证服务质量，即存在大波动的时延和不稳定的丢包率。

从IP网络业务角度来看，不同的网络业务对以上测度的要求也不相同。

目前，国际研究机构也建立了相应的5级业务等级。

这5个业务等级从0类到5类优先级相应递减，第0类优先级最高，而到了第5类则对性能无保证。

其中第0类对时延要求很严格同时对抖动还有限制；第1类的时延要
求较严格，对抖动也有限制；第2类只对时延要求很严格；第3类的时延要求比较严格；第4类对时延要求比较宽松并且没有定义抖动限制；除了第5类外
都对丢包率和错误率有要求。

结合上文对网络平台内容的分析，教学资料模块主要提供教学资料的上传和下载操作，对于该模块的数据资源只对时延要求比
较严格，属于第3类业务；网络课堂模块主要提供视频点播服务，该部分数据资源属于第0类业务，对时延要求很严格同时对抖动还有限制；在线考试模块主要提供在线考试环境，属于第2类只对时延要求很严格；疑难解答模块主要为学生提供实时讨论环境，属于第1类业务，该部分数据资源对于时延要求比
较严格对抖动也有限制。

对网络资源的测度，主要集中在与其相关的信息化测度上，目前国际上常用的几种信息化水平的测度方法有马克卢普测度法、波拉特测度法、信息化指数法等。

指标选取的原则有梯度原则和数据容易获取，兼顾简洁原则等。

确定了测度指标后，进一步的工作是要确定权重。

确定权重的
方法很多，可以采用层次分析法结合专家打分确定。

层次分析法AHP（Analytic Hierarchy Process）是对一些较为复杂、较为模糊的问题作出决策的简易方法。

它特别适用于那些难于完全定量分析的问题。

人们在进行社会的、经济的以及科学管理领域问题的系统分析中，通常面临的是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂而缺少定量数据的系统。

层次分析法为这类问题的决策和排序提供了一种新的、简洁而实用的建模方法。

运用层次分析法建模，大体可按下面四
个步骤进行：(1)建立递阶层次结构模型；(2)构造出各层次中的所有判断矩阵；(3)层次单排序及一致性检验；(4)层次总排序及一致性检验。

3远程教育网络传输优化的实现针对以上对远程教育数据资源测度的分析，分别从IP承载网络结构、采用CDN/MDN技术、路由协议路由协议选择等方面阐述远程教育网络传输优化问题，具体分析如下。

3.1优化IP承载网络结构网络拓扑结构是IP网络中非常关键的一个环节，网络拓扑结构的好坏将直接影
响路由归纳和网络的运行。

在网络优化过程中要充分考虑网络的冗余性、对称性和流量均衡问题，通过增加一条冗余线路增加网络的弹性，采用两路广域连接形
式进行热备份，依靠动态路由的浮动原理自动地依次进行备份切换，从而增加IP
网络的可靠性。

通过分析各节点间的关系和可能的流量流向，优化节点间连接关系、减少链路条数，提高汇聚层到核心层的交换性能，增强链路的利用率和健壮
性。

同时，根据网络业务的发展需要，对带宽利用率较高的链路增加带宽，也可
以在一定程度上减小网络链路传输时延。

3.2采用CDN/MDN在目前IP网络上引入内容/媒体推送平台CDN/MDN可以有效改善数据资源传输测度指标。

CDN/MDN通过对网络流量分析预测，在网络相应节点放置节点服务器，将网
站的内容放置到离用户最近的地方，从而可以有效避免影响互联网传输性能的各个环节。

当用户访问已经使用了内容推送服务的SP网站时，CDN/MDN平台采用的GAC（Global Access Controller）充分考虑用户发起请求的地点和当时网络的情况，以决定把用户的请求定向到离用户最近且负载相对较轻的节点服务器上。

通过GAC的智能动态负载均衡技术，可以将用户的请求就近定向到Cache 服务器（缓存服务器）上。

Cache服务器的高性能保证了Internet用户的访问能得到更及时可靠的响应。

3.3选择适当路由协议目前的Internet路由协议（OSPF、RIP等）均针对单个测度（如跳数、成本）来选择最短路由，实现
数据流量的转接传送，因此，可以看出路由协议的合理选择也将会直接影响到网络数据有效和可靠传送。

在路由协议的选择上主要涉及域内路由协议、域间路由
协议、组播路由协议三个方面，OSPF、IS-IS是目前应用最为广泛的域内路由协议。

OSPF运行在IP之上，而IS-IS直接运行在链路层上，因此IS-IS的安全性更高。

此外由于IS-IS的编码采用TLV的方式，扩展能力更好，而OSPF采用不易扩展的编码方式，扩展能力较差，特别对IPv6的支持需要全新的设计。

因此，在较大规模的IP网络中采用IS-IS作为骨干网域内路由协议更为适宜。

当与不同自治域交换路由信息时，则需要运行外部网关路由协议。

外部网关路由协议主要是目前的BGP第4个版本BGP4。

组播协议则选择PIM-SM较为适宜。

PIM-SM 实行按需转发，可保证数据包只传输到真正需要它的网段，适合在接收者稀疏分布的大型网络上使用。

3.4优化远程教育平台内容资源对于网站内容而言，
应用程序的执行速度与网页内容档案大小会直接影响到浏览速度。

因此需要对远程教育平台的传输数据进行压缩，以有效提高访问速度，减小网络延时。

网页设计人员应该充分考虑网页设计的流程是否简短，使得整体流程的每个步骤低于一定的时间规则，一个流程所需要的步骤总数也能够尽量减少，同时应用程序的软
件引擎技术也能够充分配合应用，提升整体浏览速度。

此外，目前大量的Web
页面传输内容都由图像文件和其他二进制格式文件组成，在设计远程教育平台时应该设法减少GIF文件对颜色的使用，并调整JPEG格式文件大小，以有效优化远程教育平台内容资源。

本文深入阐述了远程教育数据资源的传输优化问题，并在IP承载网络结构、CDN/MDN技术、路由协议选择和优化平台内容资源四个方面提出了相应的措施，以推动远程教育数据资源传输优化问题的有效解决。