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农村中小学现代远程教育流媒体系统方案

2007-07-19 点击量:

一、实施背景
    国务院早在2003年9月召开的全国农村教育工作会议上, 就下发了《国务院关于进一步加强农村教育工作的决定》。该《决定》明确提出“实施农村中小学现代远程教育工程,促进城乡优质教育资源共享,提高农村教育质量和效益。在2003年继续试点工作的基础上,争取用五年左右时间,使农村初中基本具备计算机教室,农村小学基本具备卫星教学收视点,农村小学教学点具备教学光盘播放设备和成套教学光盘”。
    经过三年多的建设和发展,教育部、国家发展和改革委员会、财政部共同实施了现代远程教育试点示范项目和农村中小学现代远程教育工程试点工作,两个项目取得了良好的效果,在不少方面创造了经验,培养了典型,形成了各级党政重视,全社会关注和支持、加快建设农村中小学现代远程教育工程的良好氛围。

二、方案建议
    目前农村中小学现代远程教育工程大多采用的模式是:每个农村学校配备一套卫星接收系统、计算机、电视机、DVD播放机和1-6年级所需的教学光盘。通过中国教育卫星宽带传输网,接收教育资源,并同时具有教学光盘播放点播的功能。这也是国家教育部推荐的参考模式。
    世纪葵花公司凭借多年对教育行业的理解,参考国家的推荐模式,创造性的提出了依靠现有的教育城域网络来实现农村中小学现代远程教育的模式。
    我公司将每个县市区的中心机房安装流媒体系统将卫星教育频道内容、多媒体教育点播资源等发布在教育城域网,其他各个学校(市直属学校以及城乡学校)通过目前已建好的教育城域网络实时的接收远程教育节目。此系统有如下优点:
    1. 节省投资:在某市共计约2000所学校和教学点,如果每个学校安装一套卫星接收系统那么将需要约2000套,这无疑是一笔庞大的开支。而依托教育城域网仅需要十几套流媒体系统就可以达到预期的效果,从而大大的节省了资金的投入。
    2. 维护方便:安装数量的减少同时也意味着维护成本的降低。目前大多数学校特别是城乡学校都没有专门的设备维护老师,卫星设备安装在县市区的中心机房就避免了很多日常维护所带来的麻烦。
    3. 教学资源共享:以城域网为基础建设好的远程教育项目,不仅能使各个学校接收到固定的三套教育节目(CETV1/CETV2/空中课堂)而且还可以通过我公司提供的软件中的第四频道达到本地资源共享、相互交流、各地区资源充分利用的目的。通过对整个教育网的统一配置亦可达到整个教育资源(优质课录像、高级教师授课录像等)共享的目的。并且可以将优质的节目录制下来,保存在本地服务器存储,丰富教学资源,供日后随时点播观看(VOD)。结合双向教学系统及视频会议系统,实现空中课堂互动式教学,为教育局机关等开展网络视频会议。这些都是传统卫星模式所无法实现的。
    此系统的应用深远意义在于能促进城乡优质教育资源共享,提高农村的教育质量和效益,加强教师培训,方便不同学校、不同区域的教师与教师之间、教师与学生之间的沟通,能积极引入外部优质教育资源,提高教学质量,缩小城乡教育的差距,实现基础教育的均衡发展。

三、解决方案
    世纪葵花从技术先进性、经济适用性、安全稳定性、可扩展性等众多方面进行综合考虑,为教育城域网制定了一套完整的流媒体教学应用的解决方案。
    目前教育城域网的传输带宽为市教委到各个学校已建立了宽带连接。在此宽带网络基础上,除了运行办公自动化、公文流转、信息发布、邮件系统、视频会议、教学直播、网络电视、等数据业务,也为视讯业务的开展创造了条件。我们在市教委建立流媒体系统作为中心流媒体服务器,下属区县也可建立自己的流媒体系统。市教委将视频会议内容、教学直播、实时直播和录像服务,同时各分县自建的直播资源也可上传到市教委流媒体服务器,使各区县能相互访问直播资源。
    我们采用一体化直播系统LiveONE和KMS流媒体服务器软件有机结合。为了避免市教委流媒体服务器由于大量客户端连接,占用大量的网络资源,减轻服务器负荷,我们在下属各分县单位分别建立流媒体系统,可将市教委提供的视频直播内容作为本县直播资源,各分县自行内部直播,这样各分县单位接收会议直播只需要访问本地直播系统服务器即可接受快速便捷的教育资源服务。
    为各下属区县学校提供视频直播、教学资源共享。市教委将教育电视频道解决或教学片源提供直播和录象以及录象点播,同时配置移动采集工作站方便快捷能各地区现场活动内容传送到市教委网络中心流媒体服务器,由服务器提供现场活动的发布,各乡镇学校不受地理限制通过网络能实时观看到现场活动的信息。整个系统以市教委为中心,设立流媒体服务器,下属多个县自行建立流媒体服务器系统,教学直播与市教委中心资源互连共享。
    对于不定地点的教学,使用移动编码将教学内容上传给市教委流媒体服务器,同时也可将移动课堂内容发送到本县直播服务器,不管在市里还是县里都能接收到远程教学。各分县教学内容可同时发送到市教委流媒体服务器,市教委流媒体服务器管理教师可同时观看到各分县教学内容,根据需要可选择任意一个教学内容提供网络直播教学,直播教学过程中可切播其他直播资源,如视频会议或本地磁盘里的媒体文件。

四、系统组成
    1. 采集工作站
    采集编码音视频,流化后并能上传给流媒体服务器,用来提供直播服务。
    应用方式:教育节目资源直播和会议直播都可用LiveONE来做采集编码,将数据发送给流媒体服务器(KMS/WMS)。如果各分县使用LiveONE将直播发送给流媒体服务器同时也支持直播的发布。接收端可以直接访问分县直播服务器地址,也可访问总部服务器地址,LiveONE也可使用“拉资源”将服务器或其他分县的直播资源,作为自己的直播频道。
    性能:采集编码多路模拟信号,编码方式可选。视频采用MPEG4、WMV7、WMV9,音频采用MP3、WMA,可实时插入字幕、图片等信息。
    2. 流媒体服务器(KMS/WMS)
    提供直播数据流服务发布,系统支持推、拉直播数据流,系统集成数据库、WEB服务、可以视并发数量进行适当合并。可承担100路直播数据流服务。
    应用方式:建立四个电视直播频道。可添加各分县城直播资源,可将各分县城直播内容界面切换其他媒体信息。
    性能:客户能在直播的同时随时穿插其他场景,而客户端在接收时不会间断接收,更无黑场现象,并且支持对广电用户常用的线性播出方案。直播同一路流的视频与音频同步一致性非常好,延时在1~3秒。
 
五、拓扑图
 
此系统综合运用了基础的路由、交换技术以及高级的组播、Qos等技术。组播实施以前采用单播的方式经我们测试最大的点播客户数为500台;组播技术实施以后全区所有的数千台甚至上万台电脑都可以同时收看到由市网络中心组播出的网络视频节目,接收效果清晰流畅。该视频共包含4个直播频道、各区县多媒体教学资源分别为:
    频道1—CETV1;
    频道2—CETV2;
    频道3—空中课堂;
    频道4—自定义频道
    其中“频道4”通过自定义功能可实现远程教学、网络会议、重大活动的现场直播等功能,配合大容量的存储设备还可以保存有价值视频资源,供日后点播之用。