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1、C/S结构的局域网广播系统设计与实现摘要：目前各类学校相继建起了通过无线发射的方式传播信息的局域广播电台，但是这种广播电台发射功率很小，只能小范围传播与接收，本文基于这个出发点，简要介绍了C/S结构的局域网的网络结构、功能特点、设备配置及可靠性管理，并通过网络知识和软硬件配置架构一套C/S结构的局域网广播系统。关键词:局域网广播; 网络结构; 设备配置Abstract: The types of schools have been built through the radio to disseminate information the way local radio stations, b
2、ut the radio transmitting power is very small, only small-scale transmission and reception, Based on this starting point, gave a briefing on C / S-LAN network architecture, features and reliability of equipment configuration management, and through the network of knowledge and structure of a set of
3、hardware and software configurations C / S structure of the local area network broadcasting system. Key words: LAN broadcasting, Network structure, Equipment configuration目录第一章 前言31.1 TCP/IP简介31.1.1 TCP协议41.1.2 UDP协议5第二章C/S结构综述62.1 C/S结构的分布模式62.2 C/S结构的应用模型82.2.1网络硬件环境82.2.2网络软件环境92.2.3中间件92.3 C/S计算
4、模式的特点112.3.1客户机的特点112.3.2服务器的特点122.4研制C/S结构应用系统的方法15第三章 局域网广播的构成163.1 广播网络的功能特点163.2 网络服务器的功能特点173.2.1 网络操作系统的功能特点173.3 播出工作站的功能特点173.4 录制工作站的功能特点173.5 审听兼管理工作站的功能特点183.6 网络设备配置明细183.7 网络的可靠性管理19第四章 局域网广播的具体实现204.1广播与多播204.2广播过程中的多线程实现23参 考 文 献25致 谢26第一章 前言数字音频广播(DAB)技术的逐步成熟和计算机网络技术的迅速发展,为广播技术带来了一次历
5、史性的变革,开创了广播电台全新的工作环境,架起了通向数字化信息时代的桥梁。传统电台的节目制作与播出基本上是彼此独立的,各种音源及制作好的各类节目均以各种磁带或光盘这种物理实体为载体,在录音室、编辑室与直播室之间交换使用,各种音频设备,大到调音台,小到CD机等,也是各自独立使用的。目前,改变这一节目运作模式的是数字音频网络系统。数字音频网络系统的建立,极大地推进了广播电台的数字化、节目播控管理的自动化及节目制作方式的智能化,实现了对电台整体节目运作的集成。电台所要求的节目录制、新闻编辑制作、节目直播、广播播出等均可在网络上实现,大大提高了节目播出质量及运作效率,大幅度降低了节目的运作成本。1.1
6、 TCP/IP简介TCP/IP协议是众多协议中比较完善的一种网络协议，在TCP/IP协议成为工业标准之前，它已经过了近12年的实际测试，TCP/IP协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议，用与OSI同样的层次模型来描述TCP/IP网络协议组，则TCP提供了传输层服务，而IP提供了网络层服务，TCP/IP是一组协议的代名词，它还包含许多别的协议，其层次结构图1.1所示:图1.1 TCP/IP层次结构 TCP协议和UDP协议都使用IP协议，也就是说这个两个协议在发送数据时，其协议数据单元PDU都作为下面IP数据报中的数据，在接收数据时，IP数据报将IP首部去掉后，根据上层所用的是何种协议，把
7、数据部分交给上层的TCP或UDP 。IP协议的最大作用是屏蔽不同物理网络的差异实现互连，并通过IP地址提供互联网中数据包传输时的寻址和路由。但IP数据包并没有针对具体用户的进程，IP协议也没有提供流量控制、可靠传输等功能。TCP/IP协议族中通过TCP和UDP实现对应用程序的数据封装和传输服务。1.1.1 TCP协议TCP协议是面向连接的，以建立高可靠性的数据传输为目的，通常用于数据传输量较大的场合，如文件传输、TELNET等，TCP不提供广播或多播服务。为完成可靠的数据传输任务，TCP需要具有数据报的顺序控制，差错检测，校验以及重发控制等功能，同时还要进行流量控制，因此相对UDP协议，不可避
8、免的增加了许多开销。在本文讨论的电子教室广播系统中，因为其最重要的功能是屏幕图像广播，这要求系统具有很强的实时性，因此在屏幕图像广播这一块是不能基于TCP的。 TCP是面向连接的协议，它提供网络中两个主机间可靠的顺序的数据传输。TCP将所要传送的整个报文看成是一个个字节组成的数据流，并对每一个字节进行编号。在它发送数据之间，收发双方先建立连接关系，并协商好初始的报文段的字节序号。同时TCP采用确认机制，即收方每收到一个来自发送方的报文段，即对其报文段的最高序号进行确认。如果发送方在一定的时间段内未收到来自收方的确认，则会重发对应的报文段。这种编号和确认机制保证了TCP传输的可靠性。 TCP还具
9、有流量控制的功能，发送方监视发送的报文段在收发双方之间的传输时延，从而检测是否发生网络拥塞，如果传输时延变大，则认为是网络拥挤，发送方自动放慢发送速度，从而完成流量控制。当发送TCP报文时，网络变化可能会使到达双方的报文段出现乱序。TCP接收端识别每段内容并按正确的顺序重组数据。数据重组完成后，再递交给应用层。1.1.2 UDP协议 UDP是另一个传输层协议，不同于TCP的是它提供无连接的数据报服务，即发送数据之前不需要先建立连接，而是可以即时发送数据。与TCP相比，UDP不保证可靠、顺序的传输，也没有流量控制机制，这样使其对于实时应用就非常合适，且允许网络拥塞时丢失一些数据，但不允许数据有太
10、大的时延。 UDP协议是一个不可靠的、无连接但相对高效的协议，UDP协议在传输数据时不需要先建立连接。远程主机在收到UDP数据报后，不需要给出任何应答，在很多场合下，它是一种有效的工作模式。UDP不保障数据的可靠传输，但能够向若干个目标发送数据，或接收来自若干个源的数据。一个客户机向服务器发送数据，这一数据会立即发出，而不管服务器是否已准备好接收数据。如果服务器接收到客户机数据，它也不会确认数据报收到与否。正是UDP的这一特点，本系统中实现的屏幕图像广播部分就是基于该协议的，然而由于UDP广播数据包不能超过64K,而往往很多屏幕图像经过压缩仍超过64K,这就带来了本文需要解决的一个重要问题，即
11、大数据包如何分割发送，接收方如何组装，不可靠发送过程中的丢包问题如何解决等。第二章C/S结构综述2.1 C/S结构的分布模式C/S分布模式是指将不同任务分布到客户平台和服务器平台的多种形式。下面是几种常见的模式，它们的区别体现为单个客户请求得到服务响应过程中所涉及到的客户和服务器数目不同。(1)单客户-单服务器模式这是最简单的一种模式，客户向一个服务器提出请求，并收到响应。在UNIX系统的文件传输协议任FTP中，客户对远程机器上某个文件的读取请求，通过远程机上一个相应服务器处理，便可得到结果。简单图示见图2.1。图2.1单客户一单服务器模式(2)单用户一多服务器模式在这种模式中，一个客户可与多
12、个服务器交互。简单图示见图2.2。图2.2单客户一多服务器模式这里再举一个较为复杂的应用实例来说明后面几种模式。这是一个大规模商品交易系统的实例，由于商品交易种类多、交易会员数目大，整个系统设计为运行在由网络相连的多个服务器主机和交易微机上。每个服务器主机负责一个不同种类商品的交易，而交易会员通过一台微机可以做多个种类商品的交易。在这个例子中，单客户一多服务器的模式体现在交易系统对交易会员提交交易意向的校验功能上。这时的客户是在交易会员微机上的校验程序。它需要从存放会员资金信息的服务器得到该会员交易保证金余额信息，还要从会员交易品种所在服务器取得品种价格等信息。校验程序根据这些信息做出是否允许
13、该会员进行所提交易的判定。(3)广播模式这种模式是指一个客户产生的信息被多个服务器接收。客户平台通常不要求服务器的响应。简单图示见图2.3。图2.3广播模式在上述交易系统中，交易主机定时向各个交易微机发出交易实况信息是典型的一种广播模式。这时交易主机成为客户，而交易微机就起服务器作用。交易微机收到交易实况后，并不向交易主机返回响应。这种设计主要是出于性能考虑，因为交易微机不断收到实况信息，过多的处理会导致微机、主机和网络性能的下降。(4)链式服务器模式这种模式是指在执行单独一个客户请求中，多个服务器以对客户透明方式参与完成，即客户调用某个服务器操作，在该服务器执行操作过程中，又调用其它服务器的
14、一些操作。简单图示见图2.4。图2.4链式服务器模式在交易系统的例子中，也有这种模式的实现。交易意向通过微机提交给交易主机后，交易主机调用有关程序进行处理，一旦成交，将结果返回交易微机。在这一处理过程中，交易主机访问过存放会员资金信息的服务器主机，进行回退交易保证金处理，而交易会员在微机一方对这种交互是无须知道的。从这种模式还可以看出，某台机器会兼有服务器和客户功能。(5)任务承包模式在这种模式中，一个客户将一些任务程序存放在一个服务器中，该服务器承包执行该任务，这中间也可能会访问多个服务器。简单图示见图2.5。图2.5任务承包模式在上述交易系统中，这种模式体现在交易会员微机一方(即客户)的某
15、些功能，通过服务器数据库中存储的过程实现。这些服务器平台上的存储过程专门由客户一方调用执行，负责完成客户要求的任务。总之，从对C/S的分布模式的介绍中可以看出，一个简单的应用可能只采用一种分布模式，而一个复杂的应用，可能会采用多个不同的分布模式。采用不同的分布模式，会为应用实现带来灵活性，但同时也导致设计的复杂性。2.2 C/S结构的应用模型C/S应用模型源于局域网中的共享设备处理，包括网络硬件环境、网络操作系统、网络协议、各种客户系统和服务器系统以及各种中间(middleware)等。简单图示见图2.6。2.2.1网络硬件环境从目前全球LAN市场来看，以太网(Ethernet)和令牌环网(T
16、okenRing)的占有率在80%以上，处于主导地位。虽然从技术上各具特色，但Ethernet以其组网方便，价格适中，深受广大用户喜爱，在国内情况更是如此。TokenRing的价格是Ethernet的数倍，但由于其与Ethernet不同的技术思想，越来越受到对数据比较敏感的企业和部门的重视，大有后来居上之势。FDDI(Fiber Distributed Data Interface)，特别是双绞线FDDI标准的出现，使它更易被人们接受。尽管FDDI的价格相对昂贵，但其高速带宽和容错等特点使它在网络主干和网络互连网等领域大有作为。图2.6 Client/Server结构的应用模型2.2.2网络软
17、件环境网络软件环境包括网络协议和网络操作系统两个方面。其中，网络协议用于实现各种操作系统的网络连接及数据通讯。目前可供选择的网络协议很多，但最主要的是Novell的SPX/IPX和事实上的工业标准TCP/IP。TCP/IP协议是当今世界上应用最广而不基于任何特定硬件平台的网络通信协议。采用TCP/1P协议的关键是可以用来解决异种机连网和异种机互连的问题，并可访问Internet网。网络操作系统是网络协议上的网络服务系统。目前主要的网络操作系统有Netware、UNIX、WINDOWS NT等。另外，工业标准的网络文件系统(NFS)也具备网络操作系统文件服务的功能，从而也被广泛使用。由于C/S应
18、用一般直接建立在网络协议之上，所以人们关心网络协议胜过于网络操作系统。但在实现C/S计算环境时，仍然要借助于网络系统提供的文件服务功能在网络环境下开发各种应用。 随着PC机在C/S应用模式中的使用越来越重要，基于PC的各种网络协议也应运而生。著名的有PC/TCP和Novell网的PC SPX/IPX等。2.2.3中间件1.中间件出现的背景C/S模式的优点已被人们广泛地承认，但是它并没有导致基于C/S模式应用的大量出现。这中间的原因是多方面的，但其中最主要的是缺乏有效的开发工具。从现在开始到以后很长一段时间内，网络将被各种开放和专用系统占据，MVS、VMS、OS/2、WINDOWS、SNA、TC
19、P/IP、OSI和IPX/SPX等系统和协议是程序员最主要的环境。直接针对原始的网络协议编写软件对少数通信领域的专家来说是很适宜的，但是对大多数开发应用程序的程序员来说，编写这种跨平台的、多协议、多编程语言的应用软件是一种很困难并且很费时的事。当程序员针对底层网络工作时，C/S模式的软件将很难发展。这主要表现在两个方面:程序对底层网络技术的严重依赖性;程序很难集成新的网络服务，无法充分利用网络提供的新的功能特性。如果程序中有很多依赖于网络的代码，这些代码就难于编写，难于维护，也难于移植到其他操作环境之下。程序员在编写程序时要把大量的精力投入到与应用本身没有直接关系的网络系统的学习、掌握和使用中
20、，这是一件很费力的事情。如果软件要运行在一个新的环境中时，程序员将不得不完成许多重复的工作。特别是现在技术发展速度很快，五年前还很流行的运行环境在五年之后可能只为少数人使用，这些大量已有的应用将很难维护以使之适应新的环境。随着网络技术的进一步发展，为了使网络更易于为人们所用，一些新的网络服务会不断地推出。如为了安全性考虑，会有各种鉴别服务、授权服务出现，这些都对现有应用的发展很不利。为了解决应用过分依赖于网络的问题，一个有效的方法就是在客户和服务器之间加一层软件，也就是所谓的middle-ware(中间件)。2.中间件的功能与作用利用中间件提供的简单的、较高层次的应用程序编程接口(API)，把
21、下层网络技术屏蔽起来，可以让程序员把精力集中在应用方面，而不是通信问题上。中间件的主要功能就是把应用和网络屏蔽开。从应用的角度看，中间件对网络的作用和操作系统对本地计算机资源(硬盘、外设、内存)的作用是一样的。在本地计算机上编写软件时，应用程序员不必关心磁盘寻道、I/O端口或内存换页。好的中间件也要对网络达到这种效果。没有中间件，一般用户将无法友好和有效地访问多厂商的网络。中间件为了向程序员提供高层的、跨越多种平台和协议的接口，要完成许多工作，这包括错误检测、数据翻译、安全、队列和命名。中间件提供一些简单但功能强大的命令，它的内部结构可用图2.7来表示。图2.7 中间件的内部结构目前最常用的中
22、间件的技术是远程过程调用(RPC) o RPC构成了NFS的基础，也被开放软件基金(OSF)定义为分布式计算环境(DCE)的标准。RPC本身就是C/S结构的通讯范例，它的思想就是要使客户程序执行服务器上的过程就象执行一段本地的过程一样简单。RPC与C/S思想很吻合，利用它C/S应用的实现效率也很不错，但由于RPC以函数库的方式提供，普通用户直接编程的难度很大，尤其是不同系统之间数据格式的转换需要相当程度的编程技巧。因此，更高层次的中间件技术采用共享文件系统，这种方式对用户应用开发是完全透明的，但它未能很好地利用服务器的资源，也造成很大的网络开销。目前，C/S应用最广泛的领域要数关系数据库管理系
23、统RDBMS。RDBMS未直接使用RPC或共享文件系统，而是在各种网络传输层之上，实现一套与RPC类似的会话接口，通过这个接口客户应用程序访问驻留在服务器上的数据库管理系统。如ORACLE SQL*NET、Sybase Open Client/Open Server、Informix STAR和Ingres NET都是实现这个会话接口的产品，也就是所谓的RDBMS的中间件。2.3 C/S计算模式的特点2.3.1客户机的特点在C/S系统中，客户机是与用户交互的部分，它具有以下特点:(1)客户机提供了一个用户界面(User Interface或简称UI)，这个界面负责完成用户命令和数据的输入，并根
24、据用户要求提供所得到的结果。典型的例子是客户机程序向用户提供的图形用户界面(GUI) 。(2)每个客户机有一致的用户界面。在一个C/S系统中还可能有管理控制和系统维护的用户界面。(3)客户机用一个预定义的语言构成一条或多条到服务器的查询或命令，客户机和服务器使用一个标准的语言或用该系统内特定的语言来传递信息，每个用户在客户机上的查询或命令不必对应从客户机到服务器的查询。(4)客户机可以使用缓冲或优化技术以减少到服务器的查询以及服务器上的安全和访问控制检查，客户机还可以检查用户发出的查询或命令的完整性。有时它甚至可以不必向服务器发出申请，在这种情况下，客户机自己进行数据处理。当然客户机最好不要提
25、供这些应该由服务器提供的功能，因为如果服务器拥有安全管理机制，入侵者将很难攻破系统。(5)客户机通过一个进程间通信机制和服务器完成通信，并把查询或命令传到服务器。一个理想的客户机应把下层通信机制向用户隐藏起来。客户机的特点(2). (4)把它和连到主机上的笨终端区分开来，因为它拥有智能和处理能力。另一方面，也不能把特点(4)和资源共享模式下的客户机相混淆，后者把服务器或主机上所有必要的文件下载过来，然后在本地对它们进行处理。2.3.2服务器的特点在一个C/S系统中，服务器是一个或一组进程，向一个或多个客户机提供服务。它具有以下特点:(1)服务器向客户机提供一种服务，服务的类型由C/S系统自己确
26、定。服务的类型可以从需要大量存储的到需要集中计算的等各种应用。(2)服务器只负责响应来自客户机的查询或命令。服务器不主动和任何客户机建立会话，它只是作为一个信息的存储者或服务的提供者。(3)一个理想的服务器将向客户机和用户屏蔽整个C/S系统。一个客户机与服务器的通信可以完全不了解服务器平台和通信技术。在一个多服务器的环境下，服务器之间可以协调工作，共同向客户机提供服务，这些服务器之间的通信协调对客户机应该是透明的。(4)C/S结构把一个应用分成运行在由网络联接的计算机上的不同进程。一项很重要的工作是如何把用户的任务分成一些可以由服务器完成的子任务。一般说来，网络系统提供的功能越强大，应用程序就
27、会越小。2.3.3 C/S结构的特点C/S结构是一种很有特色的计算模式。它的主要优点有:(1)减少了网络的流量。使用C/S模式，客户计算机和服务器相互协调工作，它们只传输必要的信息。如果需要数据库更新的话，只传送要，更新的内容即可。由于处理数据的过程和数据是放在一起的，数据库的内容不必传来传去。与此相对应的是，资源共享模式通常要传输大量的数据。(2)C/S应用通常能带来较短的响应时间。这一改进的原因之一是网络的流量减少了，另一个原因是由于相当多的运算、数据处理是在比客户机功能更强大的服务器上完成的，这比在客户机上完成要有效得多。而影响响应时间的因素很多，如果C/S模式允许在本地留下远地数据库的
28、副本，在数据查询时，性能会得到很大的提高。但如果是更新操作，由C/S模式应用提供的响应时间和分时共享模式下的相应时间可能会没有什么差别。(3)C/S模式可以充分利用客户机(如微机)和服务器(如大的机器)双方的能力，组成一个分布式应用环境。微机或工作站一般提供一个图形的、高度交互的用户界面和功能强大、便于使用的应用软件，而传统的小型机或大型机提供很强的数据管理、信息共享和复杂的管理、安全机制。C/S模式正是把这两方面的优点结合起来，充分发挥双方的特点，完成用户指定的任务。(4)通过把应用程序同它们处理的数据隔离，可以使数据具有独立性。数据的封装性使得改变对数据本身的操作较为容易，可以更快地开发出
29、新的应用，以及通过少量的改动把新的数据集成到己有的应用中。即使服务器的内部实现(如数据库系统，甚至操作系统)发生变化时，客户也会根本察觉不到这种变化。同时由于数据处理被隔离在服务器上，服务器能对数据存取进行充分而且有效的控制。由于有着严格的安全机制，未通过鉴别或授权的客户将无法对数据进行非法访问，系统的数据完整性可以得到充分的保证。(5)因为由客户机管理用户界面，每个服务器可以支持更多的用户。数据库信息可以只加锁一段很短的时间，使更多的用户可以获得对数据的并行访问。由于复杂的加锁机制的存在，多个用户共享数据不会伤害系统的完整性和性能，这一点无疑是对文件共享方式的改进。(6)由于许多机器和操作系
30、统都能互连起来，用户可以选择最适宜的硬件和软件环境，如具有很高性能价格比的PC机，然后把这些客户机都连到一个更强大的服务器系统上。无论数据在哪里，用户都可以不用学习服务器环境而访问它。C/S模式比以前的两种计算模式(分时共享模式和资源共享模式)更为优越。正是基于以上一些原因，它获得了人们广泛的欢迎。当然，C/S结构也有其自身的缺陷。其主要缺陷有:(1)缺乏统一的标准本来，制定标准的目的是为了实现与厂商无关和多厂商产品集成。但现在的问题是从操作系统的API到分布系统管理的各个层次上都有相互竞争的机构，制定出彼此对立的标准。这种情况使得厂商与用户感到无所适从。另一方面，标准普遍滞后于市场需求。为了
31、适应市场，厂商就在某种标准的基础上加进一些新的内容。这种做法使得基于同一标准的不同厂商的产品互不兼容，淡化了标准的作用。(2)系统集成难、运行费用高、管理难度大C/S结构标准复杂，从硬件到应用系统的每一个层次上都有多个厂商提供产品。各种各样的产品并不完全兼容，这给用户的系统集成带来了很多问题。由于没有专家能够彻底研究各种产品之间的所有组合，用户在设计自己的系统时就不可避免地带有较大的盲目性。由于可供用户选择的厂商和产品很多，一般都认为基于C/S结构的应用系统比较便宜。但在实际中，由于网络通讯与人员培训使系统增加了隐形开支，致使运行费用可能比专有系统还贵。基于C/S结构的应用系统的管理也是一个比
32、较突出的问题。目前的情况是厂商一般只提供自己产品的管理工具。多厂商产品的管理基本上没有现成的软件可用，从而使多厂商产品构成的基于C/S结构的应用系统的管理特别困难。尽管C/S结构有个别缺陷，但它毕竟是一种非常优秀的计算模式。近年来，随着Internet的日益流行，Browser/Serve:结构的应用范围越来越广泛。从技术的角度来看，Browser/Serve:结构中的Browser实际上就是C/S结构中的Client。Browser/Server结构本质上是一种在特定环境(Internet、VWVW网)上的C/S结构。它采取的仍然是“请求/响应(Request/Response)”这样一种计
33、算处理模式。随着计算机技术的发展，C/S结构不仅不会消亡，它将获得越来越广泛的应用。2.4研制C/S结构应用系统的方法当开发基于C/S结构的应用系统时，基本上可以按照软件工程所提出的步骤，即:(1)用户提出任务需求(2)对用户任务需求进行调查，写出任务需求文档(3)对系统进行分析(4)构造数据结构和系统模型(5)构造出系统原型(6)与用户磋商系统原型。如果用户不满意，还要重复步骤(3)-(6),直至用户对原型表示认可。(7)组织编程队伍，完成工作计划。(8)进行编程工作(9)调试和维护然而，由于C/S结构是一种具有独特特色的计算模式，基于C/S结构应用系统的开发不能完全只采用传统的工程开发方法
34、。例如，在创建一个基于C/S结构的应用系统时，一般有许多厂商的产品可供选择，以作为系统的软件环境。不同产品之间的兼容性的测试在开发周期中应尽可能早和尽可能全面地进行。不同软件厂商产品之间的兼容性往往成为最能引起问题的因素。因此，软件厂商这个问题应成为开发计划的一部分而加以考虑。当进行基于C/S结构的应用系统的开发时，应首先构造出可独立执行的各个系统部件，使用户不必等待整个系统开发完毕即可使用系统中的部分功能，同时也能引发用户对该系统的更大的兴趣。第三章 局域网广播的构成将分散的计算机、终端、外设由通信介质互相连接在一起，能够实现相互通信的系统,称为计算机网络。其目的是通过数据通信，实现系统资源
35、共享(包括硬件资源、软件资源及数据资源)。计算机网络发展中最活跃的分支是计算机局域网,它属于一个部门或单位组建的小范围网，因此组网方便，成本低,应用广,使用灵活。目前，广播电台使用的网络系统就属于这一范畴,称作数字音频局域网。其网络结构如图3.1所示。图3.1 网络结构图该网络采用了交换集线器分流方案,整个网络呈星形连接,传输介质为5类非屏蔽双绞线,100Mb/s以太网及服务器经集线器同各工作站连接。3.1 广播网络的功能特点数字音频网络系统集数字音频处理技术、计算机网络技术、大容量存储技术与高可靠容错技术于一体,以计算机控制的硬磁盘为主要记录载体,实现了从节目的采集、制作、编排到播出的全部数
36、字化和自动化,可以将录制站上录制好的节目通过网络送到直播室播出,广告亦可在网上自动或手动播出;可实现电台的数套节目或数个系列台以一个节目源同时播出;可方便地管理、查询和使用节目资料。由此可见,以计算机网络为平台实现广播节目的网上运作,具有传统模式无法比拟的优势。这一网络已在太原人民广播电台、太原交通广播电台使用。下面将分别阐述网络中各部分的功能特点。3.2 网络服务器的功能特点服务器系统是整个网络及数据存取的核心,它主要由主、备服务器以及磁盘阵列柜组成。3.2.1 网络操作系统的功能特点网络操作系统是整个网络的灵魂,是衔接网络硬件与软件的关键,它决定了网络的功能、应用领域和应用方向。目前,广播
37、电台采用的WindowsNT4. 0,是微软公司推出的32位网络操作系统,具有Windows95/98相同的图形用户界面,内置多种网络协议,能够提供与其它系统互联的能力,安全性达到了美国C2级标准。3.3 播出工作站的功能特点播出工作站由电脑、放音卡、播出监控卡、同步时间校准卡及节目播出功能软件等组成,能提供直播、录播、点播、手动及自动顺序播出等多种播出方式,并由屏幕显示某一特定的播出功能。其播出软件的功能很强,可设定不同的播出方式,录播时采用顺序自动播出,直播时采用手动播出,此时,主持人可节目单中任意选择要播出的节目,并利用热键屏幕快速获取某一特殊效果和调用片头、节目标题、广告等。在直播中,
38、还可随意插播任意节目,插播完成后,将自动返回到原来的播出地址,继续开始往下播出其时间关系可预先定义,智能判断。如节目超时,后面的节目在允许范围内可以顺延,或将超时节目淡出,后续节目淡入;如节目时间不够,可在节目之间自动补乐,确保本节目的完整性和下一个节目的准时性。定时自动播出功能结合自动补乐技术,可轻松安全地完成全天的播音。3.4 录制工作站的功能特点录制音频工作站由电脑、录放卡及节目录制功能软件等组成,可提供多种音频编辑模块以满足不同的需要。2轨编辑模块简单实用,主要用于语言节目录制,也可进行音乐、广告标头、专题等节目的录制。一台录制工作站上的音频输入和输出与调音台相连,可把连接到调音台上的
39、外围设备(如CD、传声器、卡座等)的音源通过AIR2000应用软件变成声音软件,再通过良好的人机界面直观显示模拟波形。制作时编辑功能为:录音、淡入、淡出、电平调节、定义/消除编辑块、剪切、粘贴、复制、移动、分割、合并等。使用硬磁盘的录制音频工作站,具有一个革命性的优点,即非线性编辑功能。在编辑过程中,可以跳跃式地立即找到所需素材,然后将其插入到指定位置即可,所得到的永远是第一代的声音质量,对剪辑内容可进行精度高达1ms的调节,并有剪辑预听功能,剪接点可以进行交叉淡化控制。在录制发现有误时,只要移动鼠标到错误点,即可简单方便地重新录音,录音时能监听输入音源或重放已录音轨的内容。先进的剪辑功能,使
40、编辑工作的质量和效率得到了极大的提高。3.5 审听兼管理工作站的功能特点由电脑、放音卡、单听管理节目编排功能软件等组成。不但可审听管理节目库中的音乐、广告、标头等节目,实时显示和审听当天的播出节目,审查一周已播出的节目状况(其中各条可只听头听尾以节省时间),还具有多种节目编排方式,可编制节目串联单和定时单,设定节目间衔接方式(淡入、淡出等),可根据节目月度、年度运行表填写、修改节目定时单。3.6 网络设备配置明细(1)网络服务器:主机266MHz/64Mb RAM/4.5G硬盘,100Mb/s以太网卡;备机为HP机,奔腾300MHz/32Mb RAM/9G硬盘,100Mb/s以太网卡。(2)集
41、线器:主机12口,3com,传输速度100Mb/s,备机16口,3com,传输速度100Mb/s。(3)不间断电源UPS:1k VA/500VA各1台。(4)中机存储系统:Amaqaest950B陈列,7热插拔大容量高速磁盘接口/32Mb RAM/36G硬盘。(5)播出工作站:主机为HP机,奔腾MMX166MHz/32Mb RAM/2.5G硬盘/14英寸彩显/鼠标及键盘/100Mb/s。网卡为3com网卡;放音卡为PCX200V2。备有WIN95及AIR2000直播软件包。(6)录制工作站:FOUNDER机,奔腾MMX166MHz/16Mb RAM/2.1G硬盘/14寸彩显/鼠标及键盘/100
42、Mb/s。网卡为WIN95及AIR2000录制剪辑软件包,录放卡为PCX11+。(7)节目编审站:FORNDER机,奔腾MMX166MHz/16Mb ,RAM/2.1G硬盘/14寸彩显/鼠标及键盘/100Mb/s/WIN95及AIR2000节目编审软件包。放音卡为PCX200V2。3.7 网络的可靠性管理安全播出是广播电台的中心工作,所以网络系统的可靠运行关系至关重要。首先,网络中引入了各种容错技术来提高系统的可靠性,其中包括电源容错、服务器双机容错、播出站容错及播出调音台容错。其次,采用数据备份技术。音频工作站网络是典型的客户机/服务器模式,制作站将制作好的节目存放在数据库和音频文件服务器中
43、,而播出站播放的节目也是从服务器中调出的,若服务器有问题,或者交换机有故障、网络不通等都会造成停播,因此,系统管理人员定期将中心机房的数据库和音频文件备份到直播工作站的本盘上,充分保证广播节目不中断。第三,为了保证网络系统的安全,控制用户对有限资源的访问程度,系统管理人员可利用NT网络的安全管理机制,如用户配置文件,系统策略编辑器和登录脚本可有效控制用户工作环境,最低限度地降低因用户误操作而导致系统混乱。第四,在自动播出过程中,当主(或备)播出站由于硬件、软件或电源出故障,造成无音频输出时,该网络在倒机同时发出告警声音信号;当播出站输出正常,而调音台无信号输出或输出信号偏低时,也能发出告警声音
44、信号。第四章 局域网广播的具体实现4.1广播与多播 广播数据即数据从一个工作站发出，局域网内的其他工作站都能收到它。这一特征适用于无连接协议，因为LAN上的所有机器都可获得并处理广播消息。使用广播消息的缺点是每台机器都必须对该消息进行处理。如果一用户在LAN上广播一条消息，每台机器上的网卡都会收到这条消息，并把它上传到网络堆栈，然后堆栈将这条消息在所有的应用中循环，看它们是否应该接收这条消息，通过循环检查，会发现IAN中的多数机器都不会对该条消息感兴趣，并最终将其抛弃，但是各台机器仍需花时间来处理这个数据包，看是否在本机内有应用对其感兴趣，结果，高广播通信流会使LAN上的计算机陷入困境，因为每
45、台工作站都会检查这个数据包。 (一般情况下，路由器都不会传发广播包。)多播(multicasting)是广播的一种变形，IP多播要求对收发数据感兴趣的所有计算机加入一个特定的组。进程希望加入多播组时，网卡上会增加一个过滤器，这样，只有绑定组地址的数据才会被网卡拾起，并上传到网络堆栈进行处理。视频会议应用常常使用多播。在本文讨论的局域网图像广播中就使用了这种技术。 对于Win32平台，仅有两种可以从Winsock内访问的协议IP和ATM提供了对多播通信的支持。多播通信具有两个层面的重要特征:控制层面和数据层面。其中控制层面定义了组成员的组织方式;而数据层面决定了在不同的成员之间数据是如何传送的。
46、这两方面的特征既可以是“有根的”，也可以是“无根的”。在“有根的”的控制层面内，存在一个特殊的多播组成员，称为c root(控制根或称根结点)，而剩下的每个成员被称做c leaf(控制叶和叶结点)。对于任何一个具体的组来说，都只能存在一个根结点。对于一个无根的控制层面来说，它允许任何人加入一个组，其间不存在任何例外，这种情况下，所有组成员均为c-elaf。每个成员都有权加入一个多播组。IP多播就是无根控制层面的一个典型例子，图5.1, 5.2显示了有根与无根控制层面的区别，在有根控制层面中，c-root必须明确邀请每个c-leaf都加入该组，而无根控制方案中，任何人都可以自由加入这个组。图5.
47、1有根的控制层面 图5.2无根的控制层面 数据层面也存在着“有根”和“无根”两种形式，对一个有根数据层面而言，它有一个参与者叫作这root(数据根或根结点)，数据只能在d_root和多播会话的其他所有成员之间进行。显然那些成员是d_leaf，这种传输既可单向进行，也可双向进行，但既然是一个有根数据层面，便暗示出自一个d- leaf的数据只会被d- root收到，而自dse_root的数据却可被每个d leaf收到。 在一个无根的控制层面上，所有组成员都能将数据发给组内其他成员，从一个组成员发出的数据块会被投递给其他所有成员，同时所有接收者都能回送数据。至于谁能接收或发送数据，则不存在任何限制。
48、同样，IP多播采用的是数据层面上的“无根”通信方式。图5.3, 5.4显示了有根和无根的数据层面。图5.3有根的数据层面 图5.4无根的数据层面IP多播通信需要依赖一个特殊的地址组，也即“多播”地址，本文中正是利用了这个组地址对一个指定的组命名，对于同一个实验室中的所有学生计算机，若要这些计算机都能接收主机发来的数据，也能实现彼此之间的通信，可将所有计算机加入一个组地址，此后，由一个节点(主要是主机)发出的任何数据都会被发送到组内的各个成员，甚至包括始发数据的那个成员。本文之所以选择多播而不是广播，是因为可以在后续开发中进一步考虑给客户机以权力使其可以选择是否加入多播组来接收来自于主机的图像传输。多播IP是一个D类的IP地址，范围是224.0.0.0-239.255.255.255。但是其中有许多地址是
