基于ＩＰＴＶ技術(shù)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究

現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型教育形式，是構(gòu)筑知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代人們終身學(xué)習(xí)體系的主要手段。基于網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育使得學(xué)習(xí)超越了時(shí)間和地點(diǎn)的限制，學(xué)習(xí)者可以在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)，根據(jù)自己的工作、生活、學(xué)習(xí)的需求與安排，獲取自己所需要的教育教學(xué)信息。雖然Internet的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展，但因?yàn)楝F(xiàn)今整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)性，導(dǎo)致了教育資源不能充分共享，重復(fù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)象非常嚴(yán)重，這已成為遠(yuǎn)程教育發(fā)展的瓶頸。隨著隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展及其應(yīng)用需求的日益增長(zhǎng)，IPTV技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。將IPTV技術(shù)引入現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，可以提供豐富的學(xué)習(xí)資源、實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)，為個(gè)別化學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)提供技術(shù)基礎(chǔ)，這將極大地改變遠(yuǎn)程教育的現(xiàn)狀，給現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育帶來(lái)新的生機(jī)與活力。

IPTV技術(shù)

IPTV是一項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)，是利用互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和MPEG-4、H.264、WMV等視頻壓縮技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)IP協(xié)議互動(dòng)地向用戶提供數(shù)字電視廣播、視頻點(diǎn)播（VOD）、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和IP可視電話等交互式多媒體信息服務(wù)的技術(shù)[1]。該技術(shù)主要包括音視頻編/解碼技術(shù)、音視頻服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列技術(shù)、IP單播（unicast）和組播（multicast）技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)Qos技術(shù)、IP信令技術(shù)（如sip技術(shù)）、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）技術(shù)、數(shù)字版權(quán)管理（DRM）技術(shù)、IP 機(jī)頂盒與EPG技術(shù)、用戶管理和收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)等。它還涉及各種不同的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如Cable Modem網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和ADSL網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等[2]。

1.IPTV的特點(diǎn)

IPTV信息豐富、技術(shù)成熟IPTV以互聯(lián)網(wǎng)為依托，信息來(lái)源豐富，獲取便捷，能夠承載豐富的組播、點(diǎn)播和其它增值業(yè)務(wù)。IPTV充分利用TCP/IP協(xié)議，向用戶提供包括模擬電視信息、數(shù)字電視信息、廣播信息、單位自辦節(jié)目、Internet信息瀏覽等多種信息。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)也日趨成熟，因此IPTV實(shí)現(xiàn)成本并不高。

IPTV將三網(wǎng)有機(jī)融合，可以實(shí)現(xiàn)信息互動(dòng)IPTV不但在理論上可以承載無(wú)限的頻道數(shù)量，而且還提供類似網(wǎng)頁(yè)的互動(dòng)性服務(wù)，使用戶可以自選感興趣的節(jié)目?jī)?nèi)容，自控遠(yuǎn)端設(shè)備或虛擬設(shè)備，甚至自己采集自己的信號(hào)，從而真正將廣電業(yè)、電信業(yè)和計(jì)算機(jī)業(yè)三個(gè)領(lǐng)域融合在一起，實(shí)現(xiàn)信息互動(dòng)，為用戶學(xué)習(xí)、生活、工作、娛樂(lè)、咨詢、交往等方面提供便利[3]。

IPTV的潛在用戶數(shù)量大目前，我國(guó)電信行業(yè)寬帶用戶達(dá)數(shù)千萬(wàn)，其中ADSL用戶占據(jù)了寬帶市場(chǎng)的80%，已成為寬帶接入的主流。另外，IPTV的終端可以選擇電視機(jī)（含IP機(jī)頂盒）、PC、多媒體手機(jī)以及其它智能顯示終端設(shè)備，潛在用戶數(shù)量很大。

IPTV技術(shù)可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬MPEG-4、H.264、WMV等視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)/技術(shù)的發(fā)展，特別是H.264的應(yīng)用，使IPTV技術(shù)的視頻編碼效率大大提高，從而迅速提升了現(xiàn)有帶寬條件下的視頻質(zhì)量，有效地節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬[4]。

2.IPTV的主要業(yè)務(wù)

IPTV主要提供包括視頻點(diǎn)播（VOD）、直播電視（TV）、時(shí)移電視（TVOD）等在內(nèi)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)以及視頻通信、信息瀏覽、互動(dòng)娛樂(lè)和游戲等互動(dòng)性的增值業(yè)務(wù)。

視頻點(diǎn)播（VOD）視頻點(diǎn)播即用戶根據(jù)需要直接選擇相應(yīng)的節(jié)目，從根本上改變過(guò)去被動(dòng)收看節(jié)目的收視方式，視頻點(diǎn)播采用多媒體技術(shù)，將聲音、圖像、圖形、文字和數(shù)據(jù)等集成為一體，向特定用戶播放其指定的視聽(tīng)節(jié)目。IPTV系統(tǒng)中的視頻點(diǎn)播是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)、利用電視機(jī)（含IP機(jī)頂盒）、PC、多媒體手機(jī)以及其它智能顯示終端設(shè)備等作為接收終端的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)。

直播電視（TV）直播電視是指類似于無(wú)線電視、有線電視及衛(wèi)星電視的傳統(tǒng)電視服務(wù)。IPTV通過(guò)組播的方式實(shí)現(xiàn)電視直播的功能，借助IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載電視信號(hào)。

時(shí)移電視（TVOD）時(shí)移電視就是用戶可以選擇自己喜歡的播放時(shí)間，不受電視臺(tái)播出時(shí)間表的約束，并可以對(duì)電視播放進(jìn)行任意的暫停、倒退和快進(jìn)等操作。時(shí)移電視通過(guò)存儲(chǔ)電視媒體文件，采用點(diǎn)播方式來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]。

其他增值業(yè)務(wù)在IPTV系統(tǒng)中，用戶可以利用終端設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展視頻通信、信息瀏覽、互動(dòng)娛樂(lè)和游戲等互動(dòng)性的增值業(yè)務(wù)。

IPTV在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用

1.有效整合教育資源，實(shí)現(xiàn)單線（網(wǎng)）傳輸信息，降低辦學(xué)費(fèi)用

以網(wǎng)絡(luò)為載體的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育以資源環(huán)境為主要支撐，這些基礎(chǔ)資源包括網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中用到的文本、圖形圖像、動(dòng)畫、音頻庫(kù)、視頻庫(kù)、學(xué)科基本符號(hào)和學(xué)科基本圖形庫(kù)等。而部分遠(yuǎn)程教育分支機(jī)構(gòu)的數(shù)字資源匱乏，以及不同分支機(jī)構(gòu)資源的重復(fù)建設(shè)，都是不容爭(zhēng)議的事實(shí)。基于IPTV技術(shù)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)，不僅可以向?qū)W習(xí)者傳輸來(lái)自教育電視臺(tái)的節(jié)目、自己錄制的課程信息等，還可以整合來(lái)自于Internet上的相關(guān)信息，這樣可以擴(kuò)充資源庫(kù)的容量和信息類型，為學(xué)生提供更為豐富的學(xué)習(xí)資源，拓寬學(xué)生的視野，提高學(xué)生的素質(zhì)。

另外，傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育模式中一般采用獨(dú)立的線路與網(wǎng)絡(luò)傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)，而IPTV是將所有信息整合到單條線路和單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，這樣可以大大降低網(wǎng)校的辦學(xué)費(fèi)用[6]。

2.能夠?qū)崿F(xiàn)雙向、實(shí)時(shí)、互動(dòng)以及個(gè)性化的新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式[3]

傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程教學(xué)模式大都是單向、非實(shí)時(shí)、缺少互動(dòng)的。通常情況下，學(xué)習(xí)者直接登陸某網(wǎng)校的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)習(xí)由該網(wǎng)站提供的特定內(nèi)容。而大多數(shù)網(wǎng)校關(guān)注的是利用更好的技術(shù)方法向?qū)W習(xí)者展示學(xué)習(xí)內(nèi)容，即提供的學(xué)習(xí)資源是面向內(nèi)容，而不是面向用戶、面向服務(wù)的，對(duì)用戶的支持不足，因此學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)是被動(dòng)的，學(xué)習(xí)效率相對(duì)較低。基于IPTV技術(shù)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)，可以傳送比較清晰、流暢的圖像，并能夠進(jìn)行視頻交換。再者，IPTV可以提供廣播型業(yè)務(wù)和點(diǎn)播型業(yè)務(wù)，在這種學(xué)習(xí)模式下，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的需要定制節(jié)目，不受時(shí)空的限制。另外，還可以通過(guò)網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)師生實(shí)時(shí)在線交流、基于組播技術(shù)的VC視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控等功能，從而實(shí)現(xiàn)雙向、實(shí)時(shí)、互動(dòng)以及個(gè)性化的新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，改善教學(xué)效果。

3.IPTV技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)化了上網(wǎng)程序，有利于擴(kuò)大教育規(guī)模

隨著IPTV技術(shù)的日益成熟完善，使類似于電視機(jī)、多媒體手機(jī)等這樣的易操作信息終端進(jìn)入家庭，用戶通過(guò)TV遙控器按鈕可以直接輸入自己想去的網(wǎng)站地址。也就是說(shuō)，用戶使用遙控器或多媒體手機(jī)就可以方便地進(jìn)行網(wǎng)上操作，簡(jiǎn)化了上網(wǎng)程序，同步降低了上網(wǎng)門檻和應(yīng)用門檻，拓寬了網(wǎng)絡(luò)授眾范圍，使網(wǎng)上資源搜尋徹底跨越了因文化程度、地域等不同所形成的障礙，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源人人能用的目的，從而可以擴(kuò)大受教育范圍。

4.IPTV的遠(yuǎn)程教育應(yīng)用為終身學(xué)習(xí)提供了可能性[7]

一次性的學(xué)校教育，已經(jīng)不能滿足人們不斷更新知識(shí)的需要。全球范圍內(nèi)，終身學(xué)習(xí)的思想觀念，正在變?yōu)樯鐣?huì)及個(gè)人可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求，學(xué)習(xí)越來(lái)越成為個(gè)人的責(zé)任而不僅僅是義務(wù)。現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育是構(gòu)筑知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代人們終身學(xué)習(xí)體系的主要手段，隨著IPTV技術(shù)的發(fā)展及在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的應(yīng)用，可以不斷改善終身學(xué)習(xí)的條件，使學(xué)習(xí)方式更加靈活、自主，學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和場(chǎng)所也變得隨處可見(jiàn)。比如學(xué)習(xí)者在收看某教育電視節(jié)目的同時(shí)，還可以通過(guò)電視機(jī)屏幕或電視機(jī)上的小疊加屏幕瀏覽網(wǎng)頁(yè)、在線交流、查找與課程內(nèi)容相關(guān)的信息、進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和咨詢以及開(kāi)展其它網(wǎng)上業(yè)務(wù)等多線程工作。可以說(shuō)IPTV的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育應(yīng)用提供了教育資源、教育對(duì)象、教育時(shí)空的廣泛性，為大眾的終身學(xué)習(xí)提供了可能性和技術(shù)支撐。

基于IPTV技術(shù)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育體系結(jié)構(gòu)

基于IPTV技術(shù)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育體系結(jié)構(gòu)（圖1）可以劃分為3個(gè)部分：前端（主要包括IPTV節(jié)目制作中心、網(wǎng)校IPTV運(yùn)營(yíng)中心和IPTV運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)）、傳輸網(wǎng)絡(luò)和用戶接收終端。每個(gè)部分都由一些特定設(shè)備組成，以完成編碼、管理、播出、傳輸和接收等基本功能，實(shí)現(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)的安全、優(yōu)質(zhì)傳輸和運(yùn)營(yíng)。

1.前端部分

IPTV節(jié)目制作中心前端的節(jié)目制作中心系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)節(jié)目采集、編碼以及管理等功能，按照實(shí)施廣播或點(diǎn)播的要求對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行編碼，然后輸出到相應(yīng)的流媒體服務(wù)器。IPTV的節(jié)目來(lái)源主要包括：（1）網(wǎng)校錄制的實(shí)時(shí)授課信息；（2）從衛(wèi)星、有線電視網(wǎng)、地面無(wú)線和IP/SDH（基于光纖連接的同步數(shù)字體系）網(wǎng)絡(luò)等接收的實(shí)時(shí)性節(jié)目以及從錄像帶、DVD/VCD光盤、數(shù)據(jù)流磁帶等采集的非實(shí)時(shí)性節(jié)目；（3）網(wǎng)校根據(jù)授課內(nèi)容自制的相關(guān)課件以及其它與學(xué)習(xí)有關(guān)的數(shù)據(jù)信息等。

IPTV節(jié)目制作中心還要對(duì)各種節(jié)目信息進(jìn)行壓縮編碼或變換編碼（轉(zhuǎn)碼）、加密和DRM（數(shù)字版權(quán)管理）打包、流化生成、安全管理等。

網(wǎng)校IPTV運(yùn)營(yíng)中心運(yùn)營(yíng)中心主要負(fù)責(zé)將前期編碼完成的信號(hào)分發(fā)到相應(yīng)的流媒體服務(wù)器以及節(jié)目管理系統(tǒng)，并支持IPTV接收終端的訪問(wèn)認(rèn)證、節(jié)目?jī)?nèi)容檢索和訪問(wèn)媒體內(nèi)容的鏈接、計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的采集等業(yè)務(wù)[8]。

IPTV運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)IPTV運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)IPTV節(jié)目的配置、流媒體服務(wù)器的監(jiān)控等功能并實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)管理。

2.傳輸網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于IPTV業(yè)務(wù)來(lái)講，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒓扔姓Z(yǔ)音數(shù)據(jù)，又有視頻數(shù)據(jù)，因此對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、連續(xù)性等方面要求較高。學(xué)習(xí)者需要的是高質(zhì)量、流暢的畫面，任何超過(guò)他們可接受程度的信號(hào)中斷、馬賽克等都會(huì)引起抱怨，并影響學(xué)習(xí)效果[9]。為了保證IPTV的收看質(zhì)量，傳輸網(wǎng)絡(luò)要求能在帶寬、頻道切換時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)QoS等方面提供強(qiáng)有力的保障。例如，要想為用戶提供 DVD效果的IPTV業(yè)務(wù)，利用現(xiàn)有廣泛使用的編碼技術(shù)，用戶至少需要3—4 Mbit/s（使用MPEG2編碼）或2 Mbit/s（使用MPEG4或更高壓縮率的編碼）的下行接入帶寬。當(dāng)傳輸網(wǎng)絡(luò)過(guò)載或擁塞時(shí)，IPTV信息的傳送和接收可能會(huì)出現(xiàn)丟包、抖動(dòng)等現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響 IPTV的收看質(zhì)量。因此，承載網(wǎng)的QoS要能確保IPTV資源中重要信息不被延時(shí)和丟棄，同時(shí)還要保證網(wǎng)絡(luò)的高度可靠運(yùn)行。為了使IPTV用戶在不同頻道之間的切換具有和普通電視切換相同的性能，IPTV業(yè)務(wù)的廣泛部署至少要求數(shù)字用戶線接入復(fù)用設(shè)備（DSLAM），支持IP組播技術(shù)[10]。

另外，對(duì)于不同的業(yè)務(wù)要選擇合適的網(wǎng)絡(luò)來(lái)支撐。從業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)角度講，廣播型業(yè)務(wù)可以通過(guò)地面無(wú)線電視廣播（模擬/數(shù)字）、直播衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)以及IP組播網(wǎng)絡(luò)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。而HFC和IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合在點(diǎn)播型業(yè)務(wù)中具有強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以成功實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播功能，發(fā)揮信息互動(dòng)優(yōu)勢(shì)，并且可以擴(kuò)大并發(fā)用戶的數(shù)量[11]。

3.用戶接收終端

用戶接收終端和IPTV承載網(wǎng)相連，主要負(fù)責(zé)接收、存儲(chǔ)和播放IPTV節(jié)目流媒體數(shù)據(jù)、電子節(jié)目指南等信息。另外，還要支持MPEG2、MPEG4、H.264 、WMV等視頻解碼格式，網(wǎng)頁(yè)瀏覽等網(wǎng)上業(yè)務(wù)。

結(jié)束語(yǔ)

從理論上講，IPTV技術(shù)能夠發(fā)揮諸多優(yōu)勢(shì)，將其引入現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域能夠豐富教育資源庫(kù)、改革教學(xué)模式和學(xué)習(xí)模式、擴(kuò)大教育規(guī)模等，從而為大眾終身化學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件。然而，IPTV技術(shù)的發(fā)展同時(shí)還受一些客觀因素的制約，諸如網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制；缺乏相應(yīng)的監(jiān)管手段；運(yùn)營(yíng)模式?jīng)]有明確的界定；原有的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）無(wú)法承載完整的IPTV業(yè)務(wù)等。但筆者相信隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步以及合理的業(yè)務(wù)體系的建立，IPTV技術(shù)一定會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，一定會(huì)給現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育注入新的生機(jī)與活力。

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