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視頻監控系統及其在遠程教育中的應用

 

摘要 目前視頻會議系統正被廣泛地應用于遠程實時教學,從而使現代教學模式產生了極大的變化。本文對視頻會議系統進行了簡要的介紹,并針目前視頻會議系統的使用情況,提出網絡教學中網絡系統綜合運用的改進意見。

關鍵詞 視頻會議;ATM;三網合一

遠程教育網絡的硬件系統由三種網絡即Intemet網、會議電視網和衛星電視網組成。其中會議電視網為實時交互教學的主要手段。通過視頻會議系統可以實現真正的面對面的交互教學,是最好的遠程教學方式,但是沒有一種技術是萬能的,所以本文提出”三網合一”是未來的遠程教學的發展趨勢的觀點。

一、視頻會議系統的歷史及現狀

我國關于視頻會議方面的研究與開發工作是從七十年代初的黑白模擬機視頻會議開始的,1978年在北京和廣州之間首次開通了視頻會議實驗業務。盡管各種會議電視實驗系統早就在國內出現,但真正實用的會議電視業務卻是在1994年國家公眾會議電視骨干網的開通以后開始的。隨著視頻會議系統的不斷完善,它已經深人了社會的各個領域,例如各類會議、遠程教育、遠程醫療等,并發揮著越來越重要的作用。

視頻會議系統又稱會議電視、視訊會議,是利用電視和通信網召開會議的一種通信方式。1964年美國貝爾實驗室在紐約國際博覽會上展出了世界上最早的可視電話機PICTUREPHONEMOD1,其后,美國BT公司研制出1MHz帶寬黑白會議電視系統,這是最早期的會議電視的雛形。由于所采用的是模擬傳輸技術,傳輸帶寬為1MHz太大,所以沒有得到大面積的推廣。70年代中期,隨著數字圖像編碼技術和微電子技術的進步以及信息時代的來臨,會議電視系統的研制得到了迅速的發展。1988年原CCITT的第五研究小組提出了視頻會議,可視電話的H.261建議,并于199010月通過,從此視頻會議作為一種產業開始迅速發展起來。

二、視頻會議系統的組成

視頻會議系統主要由終端設備、傳輸信道以及多點控制單元三部分組成。視頻會議系統終端設備將視頻、音頻、數據、信令等各種數字信號分別進行處理組合成一種復合的數字碼流,再將它轉變為與用戶一網絡接口兼容的,符號傳輸網絡所規定的信道幀結構的信號格式送入信道進行傳輸。其中用戶一網路接口是一種能夠滿足視頻會議終端設備(MCU)與傳輸信道接口要求的數字電路接口。

視頻會議系統的傳輸介質可采用光纜、電纜、微波以及衛星等數字信道,或者其它類型的傳輸通道。在用戶接人網的范圍內,還可以采用HDSLADSL等設備進行傳輸。視頻會議業務可以在現有的多種通信網絡中展開,例如SHD數字通信網、DDNISDNATM或幀中繼網絡等。現在,新的標準還保證視頻會議信號可以在各種計算機網絡中傳輸,如LANwANINTERNTT等。無論是電信網或者計算機網,視頻會議系統主要是利用它們來傳送活動或靜態圖像信號、語音信號、數據信號以及系統控制信號。

在目前的各種網絡本身的通信控制機構中,還不能完全滿足視頻會議系統所要求的多點通信控制功能。因此,除了終端設備、通信線路外,視頻會議系統要進行多點視聽信息傳輸與切換,還必須增設多點控制單元設備。MCU根據一定準則處理視聽信號,并將它們分配給應接連的信道。在某種意義上說MCU的作用就象電話網的交換機,按用戶的意圖將傳輸的信息傳到對方。

三、視頻會議系統在遠程教學中的應用

在國內的遠程教育信息傳輸手段可以分為實時傳輸和非實時傳輸兩種,視頻會議系統是進行實時傳輸的主要方式。其中以浙江師大、北京郵電大學、湖南大學等的視頻會議系統在遠距離教學過程中效果明顯。其中以視頻會議系統的傳輸介質的不同可以分為三種:通過PC多媒體廣播系統傳輸、通過ATM方式傳輸和通過INTERNET網絡傳輸。這三種方式都可以實現高質量的實時交互教學。

第一種方式,大多數學校采用vTEL的視頻會議系統與PC多媒體廣播系統相結合的方式,在主播教室中采用的是VrEL的視頻會議系統Garaxy755,在遠端教室采用的是VTEL的視頻會議系統Garaxy725設備。多點控制器(MCU)采用Encounter3。以)Neulerver-16,它最多可支持16個電視會議終端同時進行實時教學。這種視頻會議系統中,在主播教室中配置電子白板、實物投影儀,用于板書數據交流和文件、圖表的傳送。主播教室設備經MCU通過校園網絡與本地聽課教室相聯接。遠地的多媒體聽課教室可以通過DDNISDN專線與主播教室中的MCU相聯接。在遠程多媒體聽課教室中,師生之間既可進行雙向的視頻教學,也可通過Internet網絡與遠程教育Web網站相連,采用視頻點播(VOD)方式,下載課件進行播放,從而進行非實時的集中式教學。遠程多媒體教室既可以新建,也可租用當地廣播電視大學教學點的現有教室,或采取合作投資與使用的方式進行,圖1是該方式視頻會議系統基本結構圖:

 

1遠程實時教學系統的基本結構

第二種方式:1997年開始,某高校與中國電信合作,在ATM寬帶試驗網上開通了基于會議電視模式的遠程教育。通過中心主MCU與各省第二級MCU之間實現視音頻信號的交換,可以支持單獨的分省教學和全網上大課的教學,學生和老師可以相互“見面”交互,是目前最好的遠程教學模式之一。目前在該高校有5個多媒體教室,在北京、天津、廣東、福建、遼寧等地建立了31個遠端視聽教室,教師在多媒體授課教室利用電子白板、圖文攝像機、計算機等多種手段授課,課堂上的數據通過ATM寬帶網絡實時、清晰地傳送到遠端視聽教室,學生利用自己桌面上的控制設備,通過網絡實時向教師提問、與教師交流,真正實現現場“面對面”答疑。系統采用H320傳輸協議(可轉換為H323協議),教學質量穩定可靠。

第三種方式,利用CERNET作教學輔導。目前該校已經建立了17個授課室和聽課室,各授課室和聽課室的視頻設備通過ZM電路與網絡中心MCU(多點控制單元)互聯,組成多媒體雙向交互教學系統,實現教師和學生之間的動態圖像、聲音以及具有教學功能的電子白板的數據信息互傳。

四、視頻會議系統在遠程教育中的優點、缺點及改進意見。

利用視頻會議系統進行教學的模式優點:允許身處異地的師生進行實時的可視交互;可集成多種現代教學手段,包括各種視聽設備、電子白板、計算機設備等;教學生動形象,有教學的臨場感。利用視頻會議系統進行教學的模式還存在著一些不足;所使用的系統設備和通信線路比較昂貴,初始投資大,很難做到擴大招生;雖然國家正在制定遠程教育標準化規定,但是還不完善,還存在互操作性問題;對通信線路質量的要求提高,需要高帶寬,一旦線路出現了故障則接收方教室將無法收到任何信號無故障補救措施;實時教學,學生沒有時間上的自由度,并且實時會議電視系統同時只支持一種課程,因此很難滿足多個專業同時開課的需求,難于滿足課程的異步點播需求;很難連接到通信不發達的西部地區。

除了視頻會議系統以外,目前INTERNET網絡和衛星廣播網也被大量的使用到教育領域,都各有優缺點,例如INTERNET網適合在通信較發達,學員較分散的環境中學習,不足的是速度有限,很難滿足實時的教學需求。而衛星廣播網適合在通信較發達,線路鋪設困難,學員較集中的地區使用,不足的是交互比較困難,一般限制在固定教室里教學。在實踐中我們發現:任何單一技術的遠程教育網絡都很難完全實現我們要求的教學各個環節,應該說,不同的技術或者網絡適應于不同的教學環節。所以綜合運用三個網絡的各自優勢互為補充,實現“三網合一”的教學模式是未來遠程教育的全新教學模式。

【參考資料】

[l]朱秀昌、劉峰,《會議電視系統及就用技術》人民郵電出版社,2000.

[2]張劍平,中小學教師遠程繼續教育技術模式之探討,GCCCE/CCAI2001國際會議論文集,P246-25020016.

[3]美國數字視訊VTEL中國公司網站:http://vtel.com.cn

[4]余勝泉,《網絡教學支撐系統的研究與實現》,2000.

作者:王阿木 趙喜明 來源:《現代遠距離教育》2003年第2期總第88期 點擊數: 發布時間:2014年02月09日
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