基于ＩＰＴＶ技術的現代遠程教育體系結構的應用與研究

現代遠程教育是隨著現代信息技術的發展而產生的一種新型教育形式，是構筑知識經濟時代人們終身學習體系的主要手段。基于網絡的現代遠程教育使得學習超越了時間和地點的限制，學習者可以在任何時間，任何地點，根據自己的工作、生活、學習的需求與安排，獲取自己所需要的教育教學信息。雖然Internet的發展在很大程度上促進了現代遠程教育的發展，但因為現今整個互聯網的異構性，導致了教育資源不能充分共享，重復開發現象非常嚴重，這已成為遠程教育發展的瓶頸。隨著隨著網絡技術的高速發展及其應用需求的日益增長，IPTV技術應運而生。將IPTV技術引入現代遠程教育，可以提供豐富的學習資源、實現雙向互動的網絡遠程教學，為個別化學習、終生學習提供技術基礎，這將極大地改變遠程教育的現狀，給現代遠程教育帶來新的生機與活力。

IPTV技術

IPTV是一項系統技術，是利用互聯網基礎設施和MPEG-4、H.264、WMV等視頻壓縮技術，通過互聯網IP協議互動地向用戶提供數字電視廣播、視頻點播（VOD）、互聯網瀏覽和IP可視電話等交互式多媒體信息服務的技術[1]。該技術主要包括音視頻編/解碼技術、音視頻服務器和存儲陣列技術、IP單播（unicast）和組播（multicast）技術、網絡Qos技術、IP信令技術（如sip技術）、內容分發網絡（CDN）技術、數字版權管理（DRM）技術、IP 機頂盒與EPG技術、用戶管理和收費系統技術等。它還涉及各種不同的寬帶接入網絡技術，如Cable Modem網絡技術、以太網絡技術和ADSL網絡技術等等[2]。

1.IPTV的特點

IPTV信息豐富、技術成熟IPTV以互聯網為依托，信息來源豐富，獲取便捷，能夠承載豐富的組播、點播和其它增值業務。IPTV充分利用TCP/IP協議，向用戶提供包括模擬電視信息、數字電視信息、廣播信息、單位自辦節目、Internet信息瀏覽等多種信息。當今互聯網技術及其標準也日趨成熟，因此IPTV實現成本并不高。

IPTV將三網有機融合，可以實現信息互動IPTV不但在理論上可以承載無限的頻道數量，而且還提供類似網頁的互動性服務，使用戶可以自選感興趣的節目內容，自控遠端設備或虛擬設備，甚至自己采集自己的信號，從而真正將廣電業、電信業和計算機業三個領域融合在一起，實現信息互動，為用戶學習、生活、工作、娛樂、咨詢、交往等方面提供便利[3]。

IPTV的潛在用戶數量大目前，我國電信行業寬帶用戶達數千萬，其中ADSL用戶占據了寬帶市場的80%，已成為寬帶接入的主流。另外，IPTV的終端可以選擇電視機（含IP機頂盒）、PC、多媒體手機以及其它智能顯示終端設備，潛在用戶數量很大。

IPTV技術可以節省網絡帶寬MPEG-4、H.264、WMV等視頻壓縮編碼標準/技術的發展，特別是H.264的應用，使IPTV技術的視頻編碼效率大大提高，從而迅速提升了現有帶寬條件下的視頻質量，有效地節省了網絡帶寬[4]。

2.IPTV的主要業務

IPTV主要提供包括視頻點播（VOD）、直播電視（TV）、時移電視（TVOD）等在內的基礎業務以及視頻通信、信息瀏覽、互動娛樂和游戲等互動性的增值業務。

視頻點播（VOD）視頻點播即用戶根據需要直接選擇相應的節目，從根本上改變過去被動收看節目的收視方式，視頻點播采用多媒體技術，將聲音、圖像、圖形、文字和數據等集成為一體，向特定用戶播放其指定的視聽節目。IPTV系統中的視頻點播是一種基于IP網絡、利用電視機（含IP機頂盒）、PC、多媒體手機以及其它智能顯示終端設備等作為接收終端的視頻點播系統。

直播電視（TV）直播電視是指類似于無線電視、有線電視及衛星電視的傳統電視服務。IPTV通過組播的方式實現電視直播的功能，借助IP網絡來承載電視信號。

時移電視（TVOD）時移電視就是用戶可以選擇自己喜歡的播放時間，不受電視臺播出時間表的約束，并可以對電視播放進行任意的暫停、倒退和快進等操作。時移電視通過存儲電視媒體文件，采用點播方式來實現[5]。

其他增值業務在IPTV系統中，用戶可以利用終端設備接入互聯網開展視頻通信、信息瀏覽、互動娛樂和游戲等互動性的增值業務。

IPTV在現代遠程教育中的應用

1.有效整合教育資源，實現單線（網）傳輸信息，降低辦學費用

以網絡為載體的現代遠程教育以資源環境為主要支撐，這些基礎資源包括網絡課程教學中用到的文本、圖形圖像、動畫、音頻庫、視頻庫、學科基本符號和學科基本圖形庫等。而部分遠程教育分支機構的數字資源匱乏，以及不同分支機構資源的重復建設，都是不容爭議的事實?；贗PTV技術的現代遠程教育系統，不僅可以向學習者傳輸來自教育電視臺的節目、自己錄制的課程信息等，還可以整合來自于Internet上的相關信息，這樣可以擴充資源庫的容量和信息類型，為學生提供更為豐富的學習資源，拓寬學生的視野，提高學生的素質。

另外，傳統遠程教育模式中一般采用獨立的線路與網絡傳輸語音、數據和視頻信號，而IPTV是將所有信息整合到單條線路和單個網絡上進行傳輸，這樣可以大大降低網校的辦學費用[6]。

2.能夠實現雙向、實時、互動以及個性化的新型網絡教學模式[3]

傳統的遠程教學模式大都是單向、非實時、缺少互動的。通常情況下，學習者直接登陸某網校的學習網站，學習由該網站提供的特定內容。而大多數網校關注的是利用更好的技術方法向學習者展示學習內容，即提供的學習資源是面向內容，而不是面向用戶、面向服務的，對用戶的支持不足，因此學習者的學習活動是被動的，學習效率相對較低。基于IPTV技術的現代遠程教育系統，可以傳送比較清晰、流暢的圖像，并能夠進行視頻交換。再者，IPTV可以提供廣播型業務和點播型業務，在這種學習模式下，學習者可以根據自己的需要定制節目，不受時空的限制。另外，還可以通過網路實現師生實時在線交流、基于組播技術的VC視頻會議、網絡視頻監控等功能，從而實現雙向、實時、互動以及個性化的新型網絡教學模式，改善教學效果。

3.IPTV技術的應用簡化了上網程序，有利于擴大教育規模

隨著IPTV技術的日益成熟完善，使類似于電視機、多媒體手機等這樣的易操作信息終端進入家庭，用戶通過TV遙控器按鈕可以直接輸入自己想去的網站地址。也就是說，用戶使用遙控器或多媒體手機就可以方便地進行網上操作，簡化了上網程序，同步降低了上網門檻和應用門檻，拓寬了網絡授眾范圍，使網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，真正實現網絡資源人人能用的目的，從而可以擴大受教育范圍。

4.IPTV的遠程教育應用為終身學習提供了可能性[7]

一次性的學校教育，已經不能滿足人們不斷更新知識的需要。全球范圍內，終身學習的思想觀念，正在變為社會及個人可持續發展的現實要求，學習越來越成為個人的責任而不僅僅是義務?，F代遠程教育是構筑知識經濟時代人們終身學習體系的主要手段，隨著IPTV技術的發展及在現代遠程教育領域的應用，可以不斷改善終身學習的條件，使學習方式更加靈活、自主，學習的機會和場所也變得隨處可見。比如學習者在收看某教育電視節目的同時，還可以通過電視機屏幕或電視機上的小疊加屏幕瀏覽網頁、在線交流、查找與課程內容相關的信息、進行遠程學習和咨詢以及開展其它網上業務等多線程工作?？梢哉fIPTV的現代遠程教育應用提供了教育資源、教育對象、教育時空的廣泛性，為大眾的終身學習提供了可能性和技術支撐。

基于IPTV技術的現代遠程教育體系結構

基于IPTV技術的現代遠程教育體系結構（圖1）可以劃分為3個部分：前端（主要包括IPTV節目制作中心、網校IPTV運營中心和IPTV運營支撐系統）、傳輸網絡和用戶接收終端。每個部分都由一些特定設備組成，以完成編碼、管理、播出、傳輸和接收等基本功能，實現IPTV業務的安全、優質傳輸和運營。

1.前端部分

IPTV節目制作中心前端的節目制作中心系統主要負責節目采集、編碼以及管理等功能，按照實施廣播或點播的要求對采集到的信號進行編碼，然后輸出到相應的流媒體服務器。IPTV的節目來源主要包括：（1）網校錄制的實時授課信息；（2）從衛星、有線電視網、地面無線和IP/SDH（基于光纖連接的同步數字體系）網絡等接收的實時性節目以及從錄像帶、DVD/VCD光盤、數據流磁帶等采集的非實時性節目；（3）網校根據授課內容自制的相關課件以及其它與學習有關的數據信息等。

IPTV節目制作中心還要對各種節目信息進行壓縮編碼或變換編碼（轉碼）、加密和DRM（數字版權管理）打包、流化生成、安全管理等。

網校IPTV運營中心運營中心主要負責將前期編碼完成的信號分發到相應的流媒體服務器以及節目管理系統，并支持IPTV接收終端的訪問認證、節目內容檢索和訪問媒體內容的鏈接、計費數據的采集等業務[8]。

IPTV運營支撐系統IPTV運營支撐系統主要實現對IPTV節目的配置、流媒體服務器的監控等功能并實現計費管理。

2.傳輸網絡

對于IPTV業務來講，網絡傳輸的信息既有語音數據，又有視頻數據，因此對承載網絡的實時性、連續性等方面要求較高。學習者需要的是高質量、流暢的畫面，任何超過他們可接受程度的信號中斷、馬賽克等都會引起抱怨，并影響學習效果[9]。為了保證IPTV的收看質量，傳輸網絡要求能在帶寬、頻道切換時延、網絡QoS等方面提供強有力的保障。例如，要想為用戶提供 DVD效果的IPTV業務，利用現有廣泛使用的編碼技術，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。當傳輸網絡過載或擁塞時，IPTV信息的傳送和接收可能會出現丟包、抖動等現象，這將嚴重影響 IPTV的收看質量。因此，承載網的QoS要能確保IPTV資源中重要信息不被延時和丟棄，同時還要保證網絡的高度可靠運行。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業務的廣泛部署至少要求數字用戶線接入復用設備（DSLAM），支持IP組播技術[10]。

另外，對于不同的業務要選擇合適的網絡來支撐。從業務實現角度講，廣播型業務可以通過地面無線電視廣播（模擬/數字）、直播衛星網絡、有線電視網絡以及IP組播網絡等來實現。而HFC和IP網絡的結合在點播型業務中具有強大技術優勢，可以成功實現點播功能，發揮信息互動優勢，并且可以擴大并發用戶的數量[11]。

3.用戶接收終端

用戶接收終端和IPTV承載網相連，主要負責接收、存儲和播放IPTV節目流媒體數據、電子節目指南等信息。另外，還要支持MPEG2、MPEG4、H.264 、WMV等視頻解碼格式，網頁瀏覽等網上業務。

結束語

從理論上講，IPTV技術能夠發揮諸多優勢，將其引入現代遠程教育領域能夠豐富教育資源庫、改革教學模式和學習模式、擴大教育規模等，從而為大眾終身化學習創造條件。然而，IPTV技術的發展同時還受一些客觀因素的制約，諸如網絡帶寬的限制；缺乏相應的監管手段；運營模式沒有明確的界定；原有的內容分發網絡（CDN）無法承載完整的IPTV業務等。但筆者相信隨著相關技術的進步以及合理的業務體系的建立，IPTV技術一定會得到廣泛的應用，一定會給現代遠程教育注入新的生機與活力。

參考文獻

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[11]黃浩東.資源共享開拓IPTV贏利空間[EB/OL].[2006-05-16].http://www.ccidcom.com/weekly/news/35/2006516113136.htm