基于P2PSIP的遠程教育交互系統的研究與實現

劉巖

渤海大學信息科學與技術學院,錦州 121013

基于P2PSIP的遠程教育交互系統的研究與實現

劉巖

渤海大學信息科學與技術學院,錦州 121013

在遠程教育中采用的交互方式及其實現是很關鍵的問題。在穆爾交互理論的指導下，融合P2P與SIP技術，在JXTA開放的P2P平臺上，通過搭建系統的結構，從而實現了可視頻音視的交互系統。

交互；會話初始協議；對等網

前言

隨著信息技術的不斷深入，計算機技術的大力普及,越來越多的人通過網絡進行學習。網絡正以跨時代的前所未有的速度進入現代人的生活，并在很大程度上改變著人類的生活，同時也改變著人類獲取知識的方法和人與人之間溝通、交互的方式。計算機網絡和通信技術的迅速發展使傳統的教學模式發生了變化，為人們創造了一個更為自由和開放的探索和學習的環境—遠程教育。遠程教育因其迅速發展及其對教育的貢獻成為國際社會關注的焦點，它的發展被深深打上了科技進步的烙印，尤其是媒體與通訊技術的進步，成為遠程教育發展的關鍵[1]。

遠程教育是一種以現代通信網絡為依賴，以交互為支撐的學習模式。交互方式的選擇和應用是遠程教育中最為關鍵的部分之一，所以在遠程教育中交互的實現顯得尤為重要。本文選擇了采用P2P-SIP來實現交互系統，并在下面作詳細闡述。

1、交互理論及遠程教育中的交互方式

遠程教育專家穆爾提出了三類交互作用的概念和理論。他是第一個在理論上把遠程教育中的交互劃分為學習者與學習內容交互、學習者與教師交互和學習者與學習者之間交互等三種類型[2]，見圖1。

圖1 交互的三種類型

在穆爾交互理論的指導下，現代遠程教育中，交互的具體表現形式，也就是實現交互的具體途徑，常見的存在下面幾種方式：一，通過E-mail（電子郵件）進行交互，其特點是快捷、方便、交互范圍廣，但缺點是其實現是異步的；二，通過BBS(電子公告牌系統)進行交互，它是具有很強交互作用，雖然可以實現同步通信，但它只限于簡單程度上的交互，缺乏表達的感染力；三，通過網上課件進行交互，用戶可以通過點播和下載的方式來查看課件，但它并沒有實現真正意義上的交互，它的實現是一種虛擬的對話；四，通過Blog（博客）進行交互，它使得交互的領域變的廣泛，并且反饋及時，可交互的形式也還是只限于文字、圖片，交互的靈活性不高，感染力不強；五，通過視頻和語音進行，與視頻會議相類似，是交互性能最強的最理想化的交互方式，可以實現同步交互，不僅圖文聲像并茂，視覺直觀，交互效果理想化而且感染力很強。在此本文也是采用第五種交互方式來展開研究的。

2、P2P-SIP技術

SIP[3](Session Initiation Protocol, 會話初始協議)是以現有的IP協議為基礎來構架IP電話業務網的應用層協議，通過SIP可以在IP數據網絡上建立、改變和結束多媒體會話。在目前VOIP(Voice Over Internet Protocol)技術中廣泛采用的是會話初始協議(Session Initiation Protocol, SIP)[4]。

P2P(Peer-to Peer)作為當前最熱門的互聯網技術之一，它的點對點模式從根本上改變了C/S(Client/Server)的模式，它使網絡中每一個節點(peer)大都同時具有信息消費者、信息提供者和信息通訊等三方面的功能。

SIP和P2P相互融合的技術稱為P2PSIP技術，利用P2P-SIP技術可以有效克服在交互過程中單點失效和性能瓶頸等問題。SIP與P2P融合的方式有兩種，分別為：SIP-over-P2P、P2P-over-SIP。前者是以P2P網絡來承載SIP消息的傳輸，后者是使用SIP消息來構建P2P網絡。當前，IETF經過多次的討論及研究是推薦使用第一種結構的，也就是SIP-over-P2P。這種結構的P2P層是相對獨立于SIP或其他應用的，允許在P2P層上使用除SIP外的其他協議，為進一步的擴展提供了空間。本文選擇用SIP-over-P2P來實現本交互系統。

3、設計與實現

3.1 JXTA技術

JXTA作為SUN公司開發的P2P的開放式標準平臺，它使把依賴都聚集在較少的幾臺服務器上的模式，變成了網絡不存在中心節點（或中心服務器）的模式，增加了網絡上的可用的資源數，減少服務器的負荷，大大降低了成本。JXTA由六個核心協議來完成對等網絡提供通信和交互。包括：對等節點發現協議（Peer Discovery Protocol）、管道綁定協議（Pipe Binding Protocol）、對等機信息協議（Peer Information Protocol）、對等機解析協議（Peer Resolver Protocol）、匯聚節點協議（Rendezvous Protocol）和端點路由協議（Endpoint Routing Protocol）。

3.2 交互系統結構

本交互系統的結構如圖2所示，共分為四大模塊部分：用戶界面UI模塊、程序框架模塊、RTC模塊和JXTA模塊。

圖2 交互系統結構

UI模塊為用戶提供了操作界面,通過一些窗口界面和對話框的顯示來完成與底層模塊的通信操作。通過用戶界面，進入下層的邏輯業務框架模塊，這一層就是程序框架層，可通過此層來調用RTC模塊。RTC Client（Real- time Communication Client）API，是微軟公司提出的，支持即時通信的一套API(Application Program Interface，應用程序接口）。RTC模塊中提供實現用戶登錄，發起會話以及用戶注銷，音視頻接口的函數。本系統中主要包括的類有RTCWin，RTCSession, RTCIMSession和RTCAVSession。RTCWin是主類，RTCSession封裝了會話相關的過程，RTCIMSession類實現音頻通信，CRTCAVSession類實現視頻通信。JXTA網絡模塊是通過JXTA接口接入，再來實現JXTA各類服務的。

3.3 SIP會話流程

SIP協議的會話呼叫是通過三次握手實現的。當主叫用戶A后被叫用戶B發起呼叫時，首先發出INVITE消息，被叫用戶B決定接受邀請就會回發一個200/OK，當主叫用戶A收到成功回應的消息后，向被叫用戶B發送ACK，被叫用戶B收到ACK此次的呼叫就成功建立了，隨后就可以開始媒體交互了。呼叫流程如圖3所示。

圖3 呼叫流程

本系統在SIP呼叫之前，要進入JXTA的，由JXTA定位查詢功能來定位被叫用戶的IP地址，經確認后再進行SIP正常的呼叫流程。當用戶端要結束交互，發出BYE請求，就可以正常結束會話了。

4、功能測試

在兩臺PC機上搭建好測試環境，主叫PC向被叫PC發起呼叫，在如圖4所示的界面中輸入要呼叫的PC的SIP地址

圖4 呼叫界面

呼叫成功后，SIP的INVITE消息如下：

Request-Line: INVITE sip:liuyan02@192.168.1.3 sip/2.0 Message Header Message Body

5、結語

本文利用了SIP與P2P相互融合的特點，在JXTA的基礎上實現了遠程教育交互系統。目前P2PSIP技術不論是在技術方面還是標準方面，都還在不斷的成熟和完善中，所以對其的研究還需要繼續擴展、延伸及應用，相信這對交互的發展有非常重要的現實意義。

[1]王繼新，李書明.遠程教育原理與技術[M].武漢：湖北科學技術出版社.2005

[2]張秀梅，丁新.邁克爾-穆爾研究[J].中國電化教育.2004: 206

[3]Rosenberg J.SIP: Session Initiation Protocol,RFC3261[S].IETF, 2002

[4]白建軍，彭暉，田敏，等.SIP揭秘[M].北京：人民郵電出版社.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.156

劉巖（1983－），女，渤海大學信息科學與技術學院，碩士研究生，研究方向：通信網絡在教育中的應用。