下面文章基于多信息和通信方式虛擬通信系統(tǒng)展開研究，并提出相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案，這也是由于傳統(tǒng)的信息通信技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們現(xiàn)在的需求，通過多信息以及虛擬化的通信系統(tǒng)建立，實(shí)現(xiàn)了多方位數(shù)據(jù)采集管理，通過虛擬通信實(shí)驗(yàn)室建立，能夠良好的監(jiān)理遠(yuǎn)程操作點(diǎn)。這對于用戶自主性運(yùn)用及資源共享也是很有幫助的。

　　[關(guān)鍵詞]多信息和通信方式, 通信子系統(tǒng),虛擬設(shè)計(jì)

　　1 多信息通信子系統(tǒng)信息類型與通信方式設(shè)計(jì)

　　1.1.系統(tǒng)的信息類型設(shè)計(jì)

　　對于虛擬通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)室中需要存在大量的客戶端與服務(wù)端之間的信息交互。此類信息種類繁多，對于網(wǎng)絡(luò)通信的要求各不相同，部分要求高可靠性及順序性，而另一部分可能更注重于實(shí)時(shí)性。

　　(1)數(shù)據(jù)文本信息

　　主要指用戶所發(fā)送的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和服務(wù)器處理后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中，客戶端將用戶的操作及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以文本文件的形式傳送給應(yīng)用服務(wù)器，服務(wù)器進(jìn)行處理后，也是以文本文件的形式將處理結(jié)果傳回客戶端。由于該數(shù)據(jù)量不是很大，所以通常用TCP形式實(shí)現(xiàn)。

　　(2)白板信息

　　白板可以使每一個(gè)實(shí)驗(yàn)成員利用圖形、文字等協(xié)同合作一個(gè)實(shí)驗(yàn)。傳送的白板數(shù)據(jù)是對繪圖對象的操作，其先后相關(guān)性體現(xiàn)在各個(gè)繪圖對象的屬性變化上，任何數(shù)據(jù)的傳輸速度如果過慢的話，將體現(xiàn)不出協(xié)同和合作的特性，因此必須保證傳送的實(shí)時(shí)性，通常以UDP的形式實(shí)現(xiàn)。

　　(3)音頻、視頻信息

　　這兩種信息對于傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求較高，對可靠性要求較低，因此通常以UDP的形式實(shí)現(xiàn)。但是為了提高可靠性，要在UDP的基礎(chǔ)上加上質(zhì)量保證控制機(jī)制。

　　(4)文字信息

　　文字信息提供以文字形式交流的手段，多個(gè)用戶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以互相進(jìn)行簡單的文字交流，在虛擬實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，文字信息數(shù)據(jù)量小，以TCP形式實(shí)現(xiàn)。控制信息：控制信息是實(shí)現(xiàn)協(xié)同和管理的根本保證，必須以可靠的形式傳輸。由于其數(shù)據(jù)量很小，所以通常以TCP形式實(shí)現(xiàn)。

　　1.2 系統(tǒng)的通信方式設(shè)計(jì)

　　在虛擬實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，服務(wù)器和客戶端在通信中要求能夠?qū)崿F(xiàn)單播、組播和廣播。單播是將數(shù)據(jù)從一個(gè)發(fā)送點(diǎn)傳輸?shù)揭粋�(gè)接收點(diǎn)，是點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式。廣播是將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)，是點(diǎn)到所有節(jié)點(diǎn)的通信方式。組播是介于單播與廣播之間的一種點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式，它是將數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送給特定“組”內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)。

　　(1)單播通信方式

　　單播通信，就是一個(gè)用戶在同一時(shí)間只能與另一用戶進(jìn)行通信。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)用戶1向用戶3發(fā)送信息時(shí)，用戶在信息包中聲明需要服務(wù)器提供點(diǎn)對點(diǎn)通信方式，同時(shí)在信息包中必須提供用戶3的IP地址。這樣服務(wù)器就為雙方建立了通信連接，信息就可以在兩個(gè)用戶之間傳遞，而網(wǎng)上其他用戶是無法得知信息內(nèi)容的。圖中虛線表明信息的流動(dòng)方向。單獨(dú)完成某個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要和其他人合作完成，每個(gè)人各自完成自己所選的實(shí)驗(yàn)，而互不干擾。因此，在這種情況下，采用單播的通信方式。

　　(2)廣播方式

　　廣播方式就是，一個(gè)用戶發(fā)出的信息包，被發(fā)往網(wǎng)上所有用戶。在本系統(tǒng)中，服務(wù)器需要向所有的客戶端發(fā)出一些簡單的消息，在這樣的情況下，使用廣播方式可以減輕服務(wù)器的負(fù)載，提高系統(tǒng)的效率。

　　(3)通信子系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)

　　根據(jù)虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的不同要求，為了屏蔽底層通信方式的差異，提供具有特定服務(wù)質(zhì)量的通信服務(wù)。通過以上對多種信息類型和多種通信方式的分析，設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)，稱為通信子系統(tǒng)，它提供對單播、組播和廣播的支持，并且能夠完成系統(tǒng)客戶端和服務(wù)器端之間的通信。 由于在本系統(tǒng)中，虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)無論是用戶的注冊/登錄信息還是實(shí)驗(yàn)據(jù)信息，都是文本數(shù)據(jù)，都采用TCP來實(shí)現(xiàn)。在協(xié)同實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，白板模塊所產(chǎn)生的信息有可能是文字信息，也有可能是圖像信息，在本文中我們采用UDP的形式來實(shí)現(xiàn)�？刂菩畔⒑臀淖中畔⒍际且訲CP來實(shí)現(xiàn)的。

　　2 虛擬實(shí)驗(yàn)室通信子系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

　　2.1 信息處理模塊

　　(1)發(fā)送信息拷貝到信息緩存區(qū)，從而允許發(fā)送進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行。

　　(2)當(dāng)信息發(fā)送成功后中斷發(fā)送進(jìn)程，以便告之它可以繼續(xù)使用發(fā)送緩沖區(qū)，這種方法不需要信息的拷貝，從而節(jié)省時(shí)間。但用戶級的中斷會使程序變得較復(fù)雜，并會引入競爭條件，使得程序的執(zhí)行不具有可重復(fù)性。

　　在一般情況下，第一種選擇是最好的，容易理解而且實(shí)現(xiàn)起來也最簡單，不需要另外的緩沖區(qū)，可以很快地發(fā)送信息。另外，如果對于某些應(yīng)用必須將處理和信息傳輸并行操作，那么，第二種是最好的。

　　2.2 系統(tǒng)管理模塊

　　在虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，由于存在多個(gè)客戶同時(shí)訪問服務(wù)器的可能性，如果有多個(gè)用戶同時(shí)訪問服務(wù)器端，那么就會出現(xiàn)多個(gè)線程，那么就必須對這些線程進(jìn)行統(tǒng)一的管理，要為所有的用戶維護(hù)接收和發(fā)送線程，還必須對這些用戶的線程進(jìn)行調(diào)度，使這些線程按照一定的策略運(yùn)行，維護(hù)著系統(tǒng)的運(yùn)行。服務(wù)端還必須有一個(gè)主控線程負(fù)責(zé)對用戶列表進(jìn)行初始化，建立各個(gè)通信中需要用到的套接字，創(chuàng)建控制線程、白板轉(zhuǎn)發(fā)線程：負(fù)責(zé)監(jiān)聽來自客戶端的建立控制連接或白板連接的請求，有請求到來時(shí)建立通信連接。

　　2.3 應(yīng)用接口

　　應(yīng)用接口實(shí)現(xiàn)通信子系統(tǒng)與應(yīng)用層程序的交互。它包括兩方面內(nèi)容，一是應(yīng)用程序的編寫應(yīng)遵循通信子系統(tǒng)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn);二是應(yīng)用程序可以通過通信子系統(tǒng)提供的應(yīng)用程序接口使用通信子系統(tǒng)。應(yīng)用通信子系統(tǒng)構(gòu)建虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的目的是為了滿足系統(tǒng)對開放性、實(shí)時(shí)性、靈活性、可擴(kuò)充性和易操作性的要求。

　　結(jié)束語：

　　綜上所述， 本虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)操作界面友好，交互性強(qiáng)。覆蓋了模擬通信系統(tǒng)理論教學(xué)中的大部分知識點(diǎn)，做到了將抽象的內(nèi)容具體化，復(fù)雜的概念簡單化。與傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備相比較，由于本系統(tǒng)應(yīng)用了模塊化設(shè)計(jì)的思想，使得系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展功能，能夠很好地滿足模擬通信系統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的需求，是一套很好的輔助教學(xué)工具。

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