基于光波分复用技术的远程视频教育系统的应用前景研究

目前, 在大多数高校中普遍拥有远程教育系统, 这些造价昂贵的系统在实际使用中却存在着这样或者那样的问题, 使得大量设备闲置, 系统利用率不高, 造成资源严重浪费。面对这种现象, 不少高校期望能有一种能有效解决这些问题的技术设备, 从而有效地利用在校资源、提高教学工作效率。而基于光波分利用技术 (WDM:Wavelength Division Multiplexing) 的远程教育系统正是能够解决这些问题的首选方案。下面就现有教学网所存在的问题和基于光波分复用技术的远程视频教育系统进行分析介绍。

1 现有教学网所存在的问题

可提供基本的上网和电话服务, 但网络速度不稳定, 下载速度较慢;法提供高质量的视频多媒体教学服务;教学系统利用率不高。

以上问题, 纠其原因, 其核心问题出自网络和带宽的数据流量巨大差别:电话 (音频) :64Kbps、文字 (1页) :50Kb、未经压缩图像:8Mb、低品质 (MPG-4) 压缩视频流:500Kbps、高品质 (MPEG-2) 压缩视频流:5Mbps、若要提供高品质的流媒体服务, 需要现有网络带宽的至少10倍!

2 基于光波分复用技术的远程视频教育系统简介

2.1 光波分复用技术简介

在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息, 称为光波分复用技术, 简称W D M。

图为波分复用技术原理图 (见图1) 。

2.2 系统特点

技术超前:本系统结合了超宽带网络技术和流媒体技术, 不但能够满足教育领域的现有需求, 而且能够轻松扩展以满足未来的需求;

高度集成:本系统在同一平台上继承了视频通信、视频广播等基本的视频业务, 并可实现语音和数据业务的无缝融合。

功能强大:采用先进的超宽带流媒体技术, 具有很强的视频信息处理能力, 画面品质清晰流畅, 逼真且无延迟, 支持多用户、大流量通信。

易于使用:系统界面设计非常人性化, 绝大部分功能对平时不常使用电脑的人亦可无师自通, 或经简单培训即可使用。

易于升级:关键传输设备留有升级端口, 在客户需要时, 只需增加终端设备, 便可由原来两点的间的视频直播扩展到几点的视音频互动。

兼容性好:无需改造原有网络布局, 只需增加交换机和其他终端、传输设备, 即可实现流媒体网络内高质量视频服务, 并通过端口与校园网络相连接。

2.3 系统主要功能介绍

视频电话:校区内的任何终端均可进行点对点实时畅通的视音频通信。在本系统内, 不论相距多远, 均可实现面对面无阻塞音像互动交流。

视频会议:提供一个多点间视频通信界面。它可将几个不同地点的视频场景合成为一个统一的、各点收视效果相同并可多点间音像信息互动的通信空间。借此功能可最大限度地提高信息交流效率, 打破时间和空间的限制, 如举行多点间视频研讨会议, 实现双向地交互式远程教学。交互式远程教学系统的特点是交互性好, 教师在教学活动中可以看到学生的表情和动作, 听到学生的声音, 并可以与学生进行现场的交流, 所以教学效果比较好, 尤其是那些需要学生参与的课程, 如外语教学、课题研讨。此外, 也可在实际教学中随即调入某些信息辅助视频资料 (实验场景、教学图标、影像等) 。

现场直播:将由媒体采集设备采集的实时信号经过数模转换设备、数字信号采集设备直接由编码压缩软件生成流媒体信号, 输送到流媒体服务器, 由服务器向所有用户传送。通过此功能, 可使各级领导随即发布视音频广播信息 (讲话、通知等) , 专业教师可在专业实验室内进行高品质的广播教学, 公开示范课可在多个教室里观摩。

视频广播:服务器将预先制作好的流媒体文件 (如:视频节目、教学辅导和各种自制视频信息) 在特定的时间同时向所有用户传送。

视频点播:试点区域内用户可随意用浏览器播放存放在流媒体服务器上的流媒体内容, 并保证图像高清、流畅。如:教学课件、电影、音乐和新闻等。

视频互动教学:多媒体教室和教室一之间可以进行高清晰视频、广播级音频效果的教学互动。

3 现有校园网络结构简图与基于光波分复用技术的远程视频教育系统结构简图对比

传统教学系统结构示意简图 (见图2) 。

基于光波分利用技术的远程视频教育系统结构示意简图 (见图3) 。

基于光波分复用技术的远程视频教育系统是基于光网络技术和流媒体技术, 以现有的网络现状和今后网络的发展为基础, 并依据学校原有资源和培育未来新型教育模式的客观需求所定制的综合性、高品质视频教育系统。它集可视电话、视频会议、信息直播、视频广播功能于一体, 侧重满足校区之间和校园内部的各类视频教堂信息沟通和交流, 打破时间和空间的限制, 具有超强的视频教学通信业务整合和扩展能力, 是全面体现未来教育改革发展方向的高效技术解决方案, 是各级教学机构优化教育资源、改变教学模式并全面实现教育创新的最佳选择。

有别于以往的低质量、只提供单一服务并且价格昂贵的视频系统, 基于光波分复用技术的远程视频教育系统可提供高质量、多功能的视频服务。由于基于光波分复用技术的远程视频教育系统采用了软件和硬件结合的方式并且有效的降低了系统的成本从而能够给使用者提供价格合理的多媒体教育系统, 并能够满足各类学校在线视频信息的沟通和交流。

由上不难看出, 未来几年甚至几十年基于光波分复用技术的远程视频教育系统具有广阔的应用前景。

摘要：本文通过对大多数高校现有远程教学系统所存在的问题进行分析, 和对基于光波分复用技术的远程视频教育系统的介绍, 指出基于光波分复用技术的远程视频教育系统正是解决高校远程教学中存在问题的首选, 并预测其在此领域具有广阔的应用前景。

关键词：光波分复用技术,远程视频教育系统,应用,前景,研究