基于WebRTC的远程教育系统的设计与实现

作     者：李庆建 

作者单位：中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 

学位级别：硕士

导师姓名：于波

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 081202[工学-计算机软件与理论] 

主      题：WebRTC 远程教育系统 融合通信 Kurento 负载均衡策略 

摘      要：随着互联网技术的发展,书本不再是知识传递的唯一载体,人们逐渐倾向于选择获取知识更为便捷的在线教育新方式。而传统的在线教育虽然能够解决学生获取知识门槛高的问题,但是由于缺乏有效的反馈机制,学生获取知识的效果有限;此外,传统在线教育需要浏览器加载插件,影响用户的体验,而使用WebRTC技术用户不需要加载任何插件,具有跨平台的优势。本文基于WebRTC技术和实验室研发的融合通信平台,设计和实现了一个远程教育系统,并对媒体服务器集群负载均衡策略进行了研究。本文完成的主要工作如下:1.学习和研究了实现系统功能所需技术。首先研究了WebRTC的整体架构和建立对等连接的步骤,之后深入研究了WebRTC的NAT穿透技术,信令控制技术以及媒体传输技术。最后按照JSON数据格式设计和实现了一套控制信令,并通过WebSocket协议传输。2.设计和实现了基于WebRTC的远程教育系统。在对系统进行需求分析的基础上,确定了远程教育系统的整体架构,并设计和实现了远程教育系统的主要功能模块,包括登录验证,即时通信,在线课堂,视频答疑和视频回看五个模块。3.提出了一种基于一致性哈希算法和遗传算法的媒体服务器集群负载均衡算法,解决了传统一致性哈希算法不能根据集群实时状态动态调整节点权重的问题。本文通过研究和分析常见的负载均衡算法,同时为满足同群组客户端的实时媒体流需转发到同一台媒体服务器处理的一致性需求,本文对传统的一致性哈希算法进行改进,通过遗传算法获得各个负载均衡指标的最佳权值。本文最后对远程教育系统进行相关测试。测试结果表明,本文设计和实现的远程教育系统能够满足预期需求,本文提出的媒体服务器集群负载均衡策略能够保证集群整体负载均衡,同时能够根据集群实时状态,动态调整节点权重。