建设目标
针对目前中国矿业大学"一校、两地、三校园(即徐州校本部、北京校区西校园、北京校区东校园)"的办学格局,若想实现远程多点实时交互教学、学术交流、技术培训、电视会议、课件视频点播、与校园网平滑相接并和有线电视网资源共享等功能,必须建立一个技术先进、性能可靠、完整成熟、灵活扩展、标准开放的远程教育网络系统。
方案选择 大型的远程电视会议系统,目前主要有H.320和H.323二种协议方案,具体方案比较列于下表。
- H.323方案 H.320方案 工程投入 满足用户预算 较大 系统运行费用 较低 较高 系统维护工作量 小 大 与因特网连接速度 容易, 增加设备少 难度大、费用高 多网联合 容易实现 困难
H.320协议的解决方案是以电路交换为基础的通信链路,虽然H.320终端和H.320多点控制单元(MCU)具有相应的功能和较高的可靠性,但所有终端设备、MCU均需通过交换式电路连接组网。与校园网连接需要网关、网闸等设备,不仅价格高,而且在应用上缺乏灵活性,利用原有设备扩展困难。
H.323协议的解决方案,以TCP/IP的包交换为通信协议,具有广泛的基础平台和应用环境。H.323多点控制单元(MCU)支持Gatekeeper协议,具有语音激活、主席控制、终端邀请、多级级联、多网络地址等功能,在网间网上可以通过任意PC终端进行管理和控制。不仅投资少,而且扩展灵活、方便,具有一网多用的功能,可以充分利用已有的网络资源。
针对中国矿业大学远程教育系统的需求,怡和太平洋资讯科技(北京)有限公司以VCON公司的H.323设备为基础,进行了系统集成和建设。
系统结构及应用技术 中国矿业大学远程教育系统网络的组成如下:
1.远程教育系统主干网 利用国家公用网的ISDN线路进行远程网络互连。路由器选择Cisco2610,并配置BRI接口卡,每组绑定4个BRI的ISDN线路与远端路由器连接,配置RSVP协议,从而实现远程实时多媒体数据的传输。
2.校园教育系统子网 徐州校本部采用Cisco2924交换机,建立远程教学和会议应用的局域网并与校园网连接,保证系统的兼容性和稳定性,并易于管理。北京西校园已有的校园网以3Com的ATM交换设备为主干网,采用3Com3000系列的交换机配置ATM模块,与校园网连接并同时划分了虚网,方便了远程教育系统的网络管理、扩展和多媒体应用。北京东校园在远程教育系统中,利用共享型集线器建立本地局域网,并通过路由器与北京西校园的虚网进行连接。三个校园的路由器与本地的局域网连接,形成了基于TCP/IP协议的网络。通过公用ISDN网,建立了H.323会议系统所必备的网间网。
3.MCU的级连 徐州校本部安装了一台MCU,用于控制和管理徐州的多点会议。北京西校园安装了一台MCU,用于控制和管理北京东、西两个校园的多点会议系统。二台MCU可以级联构成大型的教学系统和会议系统。系统可以召开从128Kbps到1.5Mbps的视频会议,通过主席控制锁定视频流,邀请用户或终止用户加入教学和会议活动。内置的网闸功能和基于SNMP协议的管理器,可以通过以太网端口进行远程配置和软件升级。用户可以利用多点通信服务功能,实现基于H.323标准的多点交互视频会议,开展远程教学、学术交流、技术培训、工作会议、协同工作等方面的应用。
4.教学终端和会议终端 选用VCON公司的MC8003设备,具有单显示器、双显示器和三显示器模式。用户通过MeetingPoint软件,实现各种教学与会议的实时应用。利用T.120协议及子协议进行远程白板交互、文件传送和应用程序共享等功能。在点对点的远程教育系统中,支持远端摄像机控制。视频速率支持带宽从64Kbps至1.5Mbps自适应调节(ABA)控制功能。并具有全屏显示、画中画和图像抓取等功能,使得由VCON公司MC8003系统组成的教学与会议终端在应用上更加灵活方便。
5.智能化电子白板的应用 为了实现远程交互式教学及学术交流,实现远程虚拟教学环境。采用智能化电子白板,配合投影机,多媒体PC机,利用T.120协议及其子协议进行远端交互式板书。配合远程教学系统,实现图像、语音、电子课件、传统课件的实时交互。
6.Multicast技术的应用 将远程教育网与校园网连接,利用现有的网络资源,应用网间网的Multicast协议,将教学内容、会议内容、有线电视网的内容,通过IP/TV广播服务器,将视频、音频信号压缩编码,向校园网进行Multicast广播。通过TTL的配置,可以避免造成网络阻塞。
校园网内所有安装了IP/TVViewer软件的计算机,均可观看到当前远程交互式教学、会议、有线电视网的内容,实现一人发言、多人接收的基于网间网的教学广播系统。在广播的同时可以录制基于RTP、RTCP协议的数字多媒体课件,用于资料存储,便于今后VOD多媒体课件及其他教学活动。如果广域网带宽允许,还可以进行远程的Multicast广播。
7.CATV的应用 为了实现远程教学与会议内容在有线电视网上广播的功能,将视频、音频源分别连接到CATV调制器上,经调制后进入有线电视前端并发送给用户。CATV网上的节目源则通过解调器解调后分别送入远程教育系统,在校园网上广播或传输到远端,如下图所示。

8.辅助设备 考虑到教学与会议内容的综合应用和需要,远程教育系统还将录像机、VCD、录音机、视频展示台、投影机等设备进行了汇接与集成,并进行集中控制与管理。使得教学与会议使用的终端设备多样化,技术手段更加丰富灵活。
采用TCP/IP协议实现的远程教育和视频会议功能,不仅符合远程教育系统设计的总体要求和总体目标,而且能够和中国矿业大学的实际网络需要紧密结合,从而实现了现代远程教育网、校园网和有线电视网的三网合一,并形成了教学、科研与服务三位一体的、以教学为主的现代化远程教育实体。
系统的特点
1.节约投资 使用H.323协议可直接接入本地校园网,节省了投资。
2.多网联合 整个网络均遵循TCP/IP协议,能与网上原有的系统有机地结合在一起,并与有线电视网实现资源共享,形成了一个真正的多网联合的多媒体远程教育网。
3.多点广播 在H.323协议下,利用VCON公司的IP多点广播功能,能够将交互式教学与多点广播相结合。
结论
中国矿业大学率先在国内高校中建立了基于H.323协议标准的远程教育系统。系统于1999年8月28日投入试运行后,先后为中国矿业大学在北京西校园召开的'99国际采矿大会、徐州校本部举行的中国矿业大学90周年庆典大会、文艺演出以及远程交互式教学与会议等进行了实时传输,收到了良好的效果。
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