基于校園有線電視網的VOD多媒體教學系統
論文關鍵詞:校園有線電視網 VOD多媒體教學
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論文摘要:本文介紹利用校園原有單向有線電視網構建VOD多媒體教學系統。充分利用升級改造后的有線電視網來構建VOD多媒體教學系統，可以使校園多媒體教學系統的建網費用大幅降低，具有一定的現實意義。
多媒體教學系統是繼學校綜合管理信息系統后校園網建設方面引人注目的網絡應用系統，充分利用校園原有單向有線電視網，把其升級改造成雙向有線電視寬帶網，并利用校園已有的局端服務器中心和多媒體教室里的大部分設備而建成的多功能VOD多媒體教學系統，可以使校園有線電視VOD多媒體教學系統的建網費用大幅降低，有一定的現實意義，值得借鑒。
1、VOD視頻多媒體教學系統簡介
VOD多媒體教學系統設計是一套將音視頻文件或教學音視頻節目進行編輯、存儲和管理，并在寬帶網中雙向傳輸、使用的技術方案。VOD視頻多媒體教學系統作為一個集成平臺，主要是面向校園網師生，以網絡教學服務器為中心、以校園網絡為紐帶，以包括計算機管理系統、多媒體課件制作系統、多媒體教學系統、點播(廣播)系統、網絡考試系統等各子系統協同工作，將教學相關的資源組織起來，通過統一的界面提供給教師和學生。在教學過程中，各位師生可以根據不同的授權權限，在任何時候隨意選擇觀看自己想要看的音視頻文件或教學音視頻節目，而不必受課堂教學、音視頻教材的播放進度、地點和時間的局限，且同一教材可被眾多學生同時或不同時，同步或不同步共享使用。
在VOD視頻多媒體教學系統的建立過程中，作為系統核心的VOD視頻服務中心，其工作包括應用計算機系統管理、教師課件制作，以及各類音視頻節目的采集、存儲和控制，還包括接收師生的請求信息，向師生發出的授權控制信息等并發控制管理功能。所以，在服務器的選擇時，應考慮到未來系統結構擴容和新增業務的可行性，配置大容量高性能的存儲設備，必要時可以選擇多塊硬盤組成磁盤陣列。
2、VOD視頻點播教學系統在有線電視寬帶網上的實現
基于校園有線電視網的VOD多媒體教學系統要在改造后的校園雙向有線電視寬帶網上實現(如圖1所示)，它主要是利用CaTv網的寬帶特征，采用Cable Modem上下行頻率不對稱分割傳輸技術和計算機組網技術。Cable Modem技術實現一般是從87~860MHz電視頻道中分離出一個或多個6MHz/8MHz的信道用于下行傳送資料，可采用64QAM或256QAM調制方式。上行資料一般通過5--65MHz之間的一個或多個信道進行傳送，一般選用QPSK調制。其通信過程為:CMTS把接收到的資料幀封裝在MPEG-TS幀中，調制后與有線電視信號混合，輸出RF信號到有線電視網。而師生端的Cable Modem基本功能就是將師生電腦輸出的上行數字信號調制成5}65MHz射頻信號進人有線電視網的上行通道，同時將下行的RF信號解調為數字信號送給師生電腦。
在基于校園有線電視網的VOD多媒體教學系統中，局端服務器中心除了配備有線電視寬帶網頭端設備外，主要的設備還有海量服務器磁盤庫、多媒體課件制作設備、計算機管理系統設備、電教系統及各類接口等設備，而在多媒體教室或會議室則除了必要的多媒體教學控制臺、投影機等外，還必須要有CableModem設備。局端的各類多媒體教學數字內容通過頭端設備，完成信號的調制和混合等處理，經過校園有線電視寬帶網，讓多媒體教學所需要的數據信號通過有線電視寬帶網傳至各個教室，而各個教室的CableModem完成信號的解碼、解調等功能，再將解出的數字信號應用到多媒體教學中去。反過來，Cable Modem接收師生計算機請求指令信號，經過編碼、調制后通過有線電視寬帶網傳回局端，局端根據師生請求把教學內容再進行處理并發出，從而實現基于校園有線電視寬帶網的VOD多媒體教學系統。它的主要功能有以下幾個方面:
(1)局端服務中心通過校外公共CATV的接人，可以讓學生在特定的時間段收看時事新聞等節目。
(2)局端服務中心通過接人校外局域網下載遠程教學網的教學資料等課件內容;在課后通過網關，學生可以在家VOD點播學習，教師和學生也能夠進行網絡交流，進行課程討論、答疑，還可以布置、提交和批改作業。
(3)局端服務中心可以將各位教師獨立使用的課件、電子講義等按各科分類收集到不同的數據庫，讓各教研組全體任課教師共享，從而開發豐富多彩的教學素材，應用到多媒體教學過程中。
(4)在各教室里可通過計算機發出點播請求經過Cable Modem的上行信號到達局端服務中心的廣播服務器，廣播服務器根據請求，把海量教學視頻、各類教學課件等通過有線電視寬帶網傳到各個教室，供教師多媒體教學時使用。
(5)在學校開大會或上大課時，局端服務中心的廣播服務器(輔以攝像頭、麥克風等設備)，可以將教師的授課內容或校長講話在校園內實時廣播，實時廣播的內容還可以存儲下來制作成課件供以后點播使用。
(6)網絡考試系統:提供基于Web的在線自測和基于師生/服務器模式的兩種考試方式，可以分別取代傳統的單元測試和期末考試。它能及時考查學生的學習情況，可以解決傳統考試需要比較集中的大量人力物力問題，例如出題、印刷、保密、監考、判卷等。
(7)音頻課件系統:系統音頻課件節目，可以采用FM方式分年段以不同的頻率通過有線電視寬帶網井纜傳輸和無線發射，對需要的教室進行電化教學(包括英語聽力和音樂欣賞)，在平時空閑時間，師生也可以無線調頻接收使用。
(8)計算機管理系統:在局端服務中心采用計算機管理系統是網絡教學的自動化管理手段，它包括用戶管理、資源管理、目錄管理、安全管理以及信息統計與分析等等，在教室師生可以使用各自計算機，通過校園有線電視寬帶網與局端服務中心鏈接使用。
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