宽带卫星远程教育技术手册(30页).doc

XX宽带卫星远程 教育技术手册目 录第一章 前言 3第二章 校园信息化在中国的发展 3 1 项目背景和要求 3 2 目前学校所面临问题 工5 3 结论：校园网建设的目标 6第三章 XX系统功能的特点 7第四章 XX宽带多媒体信息服务平台核心技术 1 高速Internet卫星接入 9 2 IP多路广播技术 10 3 信息推送技术 12 4 VSAT卫星通信技术 13 5 虚拟通道技术 14 6 通道加密技术 15 7 DVB卫星直播 17第五章 XX宽带多媒体系统的应用内涵 18 1 多媒体广播 18 2 软件分发 19 3 电子书店 20第六章 用户端设备 21第七章 内容介绍及搭载服务 23 第一章 前 言 XX宽带多媒体及校园网是传授网络意识、网络知识、网络技能，体现时代素质教育，教授基本生存技能、再学习技能，发展多种增值业务的综合平台。它兼顾先进和实用性的网络技术，能够承载现代最先进技术，给现代人类文明智慧提供最大发展空间。 在学校采用最先进的信息和传播技术是一个有决定性意义的问题，它处于影响整个社会深刻变革的中心地位。 XX宽带多媒体及校园网系统之所以优于其它校园网，就在于它在概念技术上的先进性和前瞻性。 第二章 校园信息化在中国的发展1、项目背景和需求： 1、 当前校园网信息系统已经发展到了与校际互联、与国际互联，静态资源共享、动态信息发布、远程教学和协作工作的阶段，它的发展对学校教育现代化的建设提出了越来越高的要求。 2、由于教育信息量的不断增多，各级各类学校、家庭和教育管理部门对教育信息计算机管理和教育信息服务的要求越来越强烈。个人是否具有获得信息和处理信息的能力对于他能否成功融入社会是个决定性的因素。因此学校应该培养所有学生具有驾驭和掌握这种技术的能力。另一方面，信息技术在作为青少年教育工具的同时，也向青少年提供了前所未有的机会。新技术提供的机会以及它们在教学方面具有优势都是很多的，特别是计算机和多媒体系统的使用有助于个人化的发展，在每个学生在个人的学习道路上都可以按照适合于自己的速度发展。 3、我国各级教育研究部门、软件开发单位、教学设备供应商和各级学校不断开发提供了各种在网络上运行的软件及多媒体系统，并且越来越需要网络环境。 4、现代教育改革的需要。在校园网中将计算机引入教学各个环节，从而引起了教学方法，教学手段，教学工具的重大革新。对提高教学质量，推动我国教育现代化的发展起着不可估量的作用。网络又为学校的管理者和老师提供了获取资源，协同工作的有效途径。毫无疑问，校园网是学校提高管理水平、工作效率、改善教学质量的有利手段，是解决信息时代教育问题的基本工具。 5、世界、地区发展不平衡和多样性，强烈激发了人们对信息交互的渴求。而这种要求已经从简单阅读提高到了高级多媒体视频交互的水平。 * * XX校园网技术能力的提高正好能满足这样的要求，这也正是其他产品无法实现的。 * *2、目前学校所面临问题： 教育信息产品相互独立封闭： 各个软件开发者都提供自己的特定环境中的应用软件，软件之间没有任何互操作性，这不但造成重复开发，而且各个应用间永远无法保持数据的完整性、一致性和开放性。例如，学校曾经安装了一个电子教室，由于是一套带有视、音频线的自封闭的系统，使其无法和校园网Internet无缝连接，使电子教室得不到充分的发挥。 不能共享资源：因为没有合适的网络平台可能没有办法单独拿出共享。 无通用特性：即重复浪费了学校用户的大量资源，又导致了技术发展的滞后，资料难于更新。不能适应扑面而来的信息浪潮。 开发应用软件的核心偏移： 目前大多数的基于学校管理和教学等的应用的软件（或系统）大都是因以行政管理为核心，应用软件的核心而偏移了教学管理轨道。XX校园网是将学校管理教学按照现代教育理念改变为平等参与、寓教于乐，教学与自主学习，管理与自主管理的多功能系统。 学校的校长和教师们的一致感觉是：计算机辅助教学太难理解，离教学实践距离太远（即：非信息家电。）。XX校园网是使信息技术的掌握变的像使用电视机一样简单的“魔术师”。XX校园网过滤掉杂乱和不健康内容，在开放性的同时，免去家长教师的担心。开放不等于放任，自主不等与失控。3、 结论： 校园网建设的目标应该是： 建设一个以计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托，技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机、电子教室、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连，在网上宣传自己和获取Internet网上的教育资源。形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统，在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软硬件环境，开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务。系统总体设计将本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性，同时具有良好的开放性、可扩展性。 第三章 XX系统功能特点是： 1. 学校的内联网站点开通，学生和教师都能够在学校的各个信息点获取网络上所有资源，得到学校内、外的电子邮件。让学生看到外面世界，锻炼好飞翔的翅膀。 2. 看到学校Internet主页并让学生参与学校建设。将学生从被管制奴隶，变成自我管理、自主学习的主人。 3. 教师能够利用备课工具将各种多媒体资源组合成为电子教案，并发布到校园网络上。 4. 学生能够在自己的学习空间查看各种多媒体资源，按照教师规定的学习计划并参考教师的教案进行学习。 5. 学生能够在多媒体教室中和教室进行现场交互式教学，教师能够在一台控制机上对所有的学生机进行广播式教学，学生能够“电子提问”，并得到教师的特殊辅导（操作现代电子设备如同电子游戏一样轻松有趣）。 6. 将自己的作品发布到网络上，共享学习的乐趣。 7.XX校园网络整体解决方案是基于B/S的设计的，它使一个学校能够轻松地成为网上学校。XX公司正在此基础上开发中小学数字化图书馆系统，让学校能够以教学为核心提供给网络上的所有学习者更多更好的学习资源。对WEB的支持还能够让教师和学生在家庭中访问学校的资源，还能够通过专门的工具为系统创建越来越多的共享资源，我们的数字化图书馆系统就是按照这种方法创建起来的。该系统能够大大提高学生和教师的互动性。 另外，该方案完全遵守了教育部对2001年IT教育计划，并能满足未来对学生的计算机考试的要求。 8. 针对中、小学的教学特点和学校在几十年的教学中积累的各种资源，同时借鉴一般中学从前的信息系统实施中的经验和教训，我们将提供基于MICROSOFT SBS 4.5版本的XX校园网络整体解决方案。 * XX方案最大的优势是获得国内外优秀学校的实时教学示范，并且像看电视一样简单流畅。 * XX文教电子发展有限责任公司拟推的XX宽带多媒体业务平台是一个基于信息产业所面临的历史性机遇与挑战而规划的跨世纪信息经营蓝图，它围绕教育信息经营这一核心业务，以最大程度扩大信息产业服务能力为目标，它整合了信息资源开发、Internet互联网络、PC个人电脑、VSAT卫星通信、有线电视高速数据广播等前沿领域的技术和应用。由于XX带宽多媒体定位于面向个人和企业的信息服务这一具有庞大潜力的目标市场，同时结合其丰富的技术内涵、应用内涵以及明显的可操作性，它必将为信息产业开辟直接面向个人的信息服务提供一个可行性高、应用面广、实施简便的一揽子产业规划，为信息产业真正成为国民经济的支柱产业起到不可估量的促进作用。用户以相当于普通电脑的价格，购买一台信息服务和应用层次完善的信息电脑，每天可以接收订阅的各种报刊、实时信息、家庭培训、娱乐资讯，同时实现Internet的高速接入。这些可实现的功能已经远远超出以往家庭购买电脑时所憧憬的一切，而所有这些功能所需的花费，却低于网上在线浏览的电话费和服务费。XX宽带多媒体系统将直接的受益方定位在用户级，符合当前市场利益向买方倾斜的原则。 第四章 XX宽带多媒体信息服务平台核心技术1、高速Internet卫星接入 经过近十年的飞速发展，Internet已经成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。Internet作为全球信息化的加速器，已成为信息的主要载体。据专家预测，今后若干年Internet仍处于加速发展阶段，但是Internet在高速发展的同时，与其配套的网络现有传输性能已无法满足人们对Internet网上丰富信息的需求，它主要表现在： 现有的Internet主干网速率较低，尤其是各国的国际出口更是车水马龙、拥挤不堪，成为制约Internet发展的瓶颈。同时，现有的INTERNTE路由工作方式中路由信息占用大量的带宽，造成吞吐量无法满足Internet信息量日益增长的需求。 绝大部分用户是通过ISP的拨号方式由PSTN低速接入Internet，由于对PSTN网络的长期占用，造成交换机负荷增加，影响普通电话业务，同时用户端上网成本较大，大多数用户的上网热情受到较高费用的严重困扰。 针对这种情况，XX宽带多媒体信息服务平台以高速Internet卫星接入系统作为整个服务平台的基础，它采用卫星广播方式作为Internet高速下载信道，以电话号线作为回传信道，用户对Internet的上行请求通过本地任意ISP进入Internet的下载信息通过卫星广播方式直接送达用户计算机，从而实现了低费用、高速度的Internet宽带接入，解决了制约Internet发展的瓶颈问题。 2、 IP多路广播技术 传统的Internet应用，是在一台服务器和一个客户机之间转送数据包形式的信息流，如果有另外得用户希望共享该信息流，则每个用户必须单独向服务器提出申请，有信息源服务器分别向每个提出申请的客户机发送同样的信息源。这种方式已经严重制约了大量客户对信息资源的共享需求，它所产生的巨大冗余代价造成信息源服务器负担过重，对用户的响应时间过长，ISP和ICP被迫购买本来不必要的硬件和宽带来保证服务质量。 IP多路广播技术允许路由器一次将数据包复制到多个通道，使一个信息源服务器可同时向一组终端用户的客户机发送同一个信息流，从而极大的减少了网络的拥塞。 XX宽带多媒体系统采用卫星广播方式实现的IP多路广播，主站信息源服务器可同时对6万个用户组，10亿个IP地址（甚至更多）的用户客户机发送单一的连续数据流，使得网络分摊成本变得相当低廉，使信息资源的共享成为现实。同时，XX宽带多媒体系统基于信息推送（INFORMATION PUSH）和IP多路广播（IP MULTICASTING）所实现的网络广播WEBCASTING和NEWSCASTING，可以通过主站代理服务器，将热门站点和新闻等海量信息通过卫星予以广播，用户通过XX宽带多媒体系统的WWW主页进行信息频道的预订，XX宽带多媒体系统根据用户需求，以信息推送方式将用户选定的信息频道的内容送入用户的本机硬盘。这种通过卫星实现的网络广播方式将对Internet的发展产生深刻的影响。Internet网上的丰富资源将不在杂乱无章，用户不再需要花费大量的时间、精力和费用穿梭在各种信息源之间搜寻自己可用的信息，而是通过信息订阅的方式预定自己需要的信息频道，在自己得计算机上以离线方式浏览。 这种实现方式对Internet的营运商而言能节省大量的硬件投入和宽带运营费用,对Internet用户而言，以较低的成本获得了大量的高速共享信息，对Internet网络本身则极大地减少了网络冗余和阻塞的可能性。 3、 信息推送技术 信息推送技术，是伴随Internet网上信息源的急剧膨胀而出现的一种新技术，它一经产生便被广泛认可和接收，并成为新一轮信息资源利用、占用、控制的争夺热点。 在典型的Internet应用中，用户通过流览器向WEB服务器发送请求，服务器将WEB回传信息发送回用户端，此过程被描述为信息牵引（PULL）。而信息推送（PUSH）则是由用户设定自己所需要的信息频道，直接在用户端接收定制信息的实现方式。 XX宽带多媒体系统的信息广播采用广义的信息推送概念，它具有如下几方面的特点； 1）采用卫星广播信道作为信息推送的传播途径，广播下行速据率可达10MPBS以上，每天推送的信息量可达100GBYTES，为用户提供了非常大的信息可选空间。 2） XX宽带多媒体系统将网上信息与非网上信息按照特定的组织结构进行分类，根据统计结果将共享特性高的信息予以广播，由用户在用户端以订阅方式接收，这种可以充分满足用户的共享需求。同时XX宽带多媒体系统保留的Internet卫星高速接入使用户可以方便地进行Internet在线浏览并通过卫星信道下载个性化网络信息，满足了用户的个性化需求。 3）XX宽带多媒体系统采用的卫星广播下行信道，可以实现无冲突的信道共享，用户数量的增加不会产生拥塞，用户的扩容在不改变原有的网络拓扑结构的前提下方便地实现。 4）基于信息推送技术而实现的信息广播，是一个低成本、高效率的系统，用户端费用将少于目前的上网费用。4、VSAT卫星通信技术 卫星通信是现代通信领域内重要的信息传输方式，其中广播型VSAT具有覆盖面广、网络拓扑结构简单、扩容方便等优势，这种优势的典型表现是卫星数字电视对传统模拟电视的取代。 XX宽带多媒体信息服务平台，其核心的信息载体就是单向广播卫星数据接收机-PCVSAT卡和单向广播型CABLE数据接收机-PCCABLE卡。PCVSAT和PCCABLE卡是一个内置于PC机的标准ISA、PCI总线插卡，它一方面完成卫星和有线电视数据的解调、解复用等数据接收功能，同时实现了VSAT卫星广播系统和有线电视HFC网与PC机的无缝联接，极大的降低了用户端信息接收机（PC+PCCABLE卡）的成本，使得信息普及到每个PC用户、信息直播到每台PC机的设想已经成为现实。 XX宽带多媒体系统在设计和实现中充分考虑了未来数字化社会对信息、网络、多媒体、通信的广泛需求，它所采用的广播和交互机制全面支持TCP/IP、UDP协议、信息推送技术、IP多路广播和MPEG、DVB规范，是一个支持多层次应用的标准平台。5、虚拟通道技术 用户的应用中，往往不止一项业务，可能同时有文件传输、视频多媒体播放、同步和异步数据传输等等，如果用户只租用一段带宽，就会使得这几种业务不能同时进行，如果租用多段带宽，当某种业务停下时，其占用的带宽又不能 给其他业务使用，造成浪费。 而虚拟通道技术是采用了“统计复用”的技术，把一段带宽划分为255路或8912 路虚拟的信道，每一个信道有自己的优先级、数据率、授权情况等等，管理员可以在卫星中心站方便的配置各信道的参数和各远端站对各信道的权限。 打一个比方，某用户租用了2M的卫星带宽，想在上面传输MPEG-I的视频多媒体节目，同时还想传输文件，视频多媒体节目大约占用了1.5M的带宽，还有0.5M的带宽留给文件传输使用，1.5M的视频节目带宽的优先级要设为最高级，数据率为1.5M，而0.5M的文件传输用带宽设成普通级，数据率设为2M，当两种业务都在跑时，带宽占用情况为： 而当视频节目停下时，带宽占用情况况变为： 上面的介绍仅针对带宽的利用而言，就算只有一种业务如文件传输，多信道技术也是必不可少的。采用多信道技术后，系统可以同时发送多个文件，这些文件可以对应不同的业务或不同的远端站用户，我们给新华通信社和国家气象局等用户的系统就提供了这种技术。 6、通道加密技术 任何商业用途的系统都有安全保密的要求，而商业间谍更是想进办法窃取某些重要的商业机密，一套商业通信系统的保密性能是其总体性能的重要部分。XX宽带多媒体系统数据广播系统的安全体系：1）传输过程的数据保护 各种复杂的编解码毫无疑问的保证了数据传输过程的安全性，解密者根本无从知道采用了那些编解码的方法以及编解码的算法和顺序，因此想在传输过程中窃取数据是完全不可能的。2）数据源的选择过滤 主站网管软件在各PCVSAT 和PCCABLE单收卡上建立数据源选择表。单收卡上的CPU代码根据这个选择表对数据进行选择和过滤，禁止单收卡无权接受的数据源数据到PC机的总线上。3）私有数据和命令的匹配过滤 所谓的私有数据，是指数据源中那些只能让某些或某个单收卡接受的数据，例如各证券商的成交信息。网管命令是一种特殊的私有数据，单收卡上的微代码根据自己的标识对私有数据进行匹配过滤，禁止无权接受的私有数据到PC机的总线上。4）数据加密和解密 数据加密和解密由应用软件在相应的应用层进行，XX宽带多媒体系统设备驱动程序和微代码未提供此功能。但是，本系统的安全体系能保证应用层数据的可靠性。例如：证券商成交信息经过应用软件的数据加密，不同证券商有不同的私有密钥，如果该私有密钥按照私有数据进行传输，那麽不同的证券商的小站只能接收到自己的密钥，而根本无法得到别人的密钥。这是应用层数据加密的重要保证。 5) 微代码的安全性 本文所指微软代码是指 PCCABLE 统计复用卡和单收卡上的CPU 程序、可编程器件的逻辑以及专用芯片的内部逻辑。首先，这些微代码是不可探测的，其次这些微代码的载体可编程器件和专用芯片的输入输出管脚是由厂家自行设计安排的，是厂家的技术秘密。微代码的安全性，使得PCCABLE统计复用卡和单收卡就像一个“黑盒子”，只输出有权获取的数据。这是XX宽带多媒体系统安全性的关键，是其它任何数据保护方法的的基础。7、DVB 卫星直播 随着MPEG-2标准的确定，高清晰度视音频节目通过CD-ROM、卫星信道和有线电视传播成为了可能，DVB 也开始流行起来。要完成DVB 卫星直播，在卫星主站端要有MPEG-2格式的视音频编码器和DVB复用器，而在接收站端要有DVB接收和解码器，或称IRD INTEGRATED RECEIVE DECODER的设备。 主站方面： 视音频信号源送到MPEG-2编码器进行编码，变成MPEG-2格式的数据流，然后送到DVB复用设备和别的MPEG-2格式的数据流或其他数据复用在一起，形成一路复用数据流，送到调制器调制成中频信号，之后送上变频等设备上层。小站方面:天线收到的信号送到IRD，解复用和解码后再送到电视机播放，如果是属于其他形式的数据，可以通过计算机把数据接收下来。第五章 XX宽带多媒体系统的应用内涵1、 多媒体广播 今天，科学技术的发展使信息的提供变得简单易行，对信息的提供质量和传送模式提出了更高的要求，人们从单一形式的信息需求转变为对多媒体通信的偏好。XX宽带多媒体系统可提供以下多方面的多媒体广播应用。1、 视频点播（VOD）和音频广播（AOD） VOD和AOD是XX宽带多媒体系统针对家庭娱乐而集成的高品质视音频点播服务，信息源由高性能视音频工作站负责数据接入，可支持大量用户的在线预览和宽带卫星下载，用户端采用MPEG解压缩技术，支持高清晰度视频和高保真音频节目。随着人类文明的不断进步，人们追求高素质生活的欲望越来越迫切，这种按需所求的高品质个性化娱乐将成为未来的发展趋势。2、 交互式多媒体教育（Interactive Multimedia Education） 教育是家庭永恒的主题，面对信息社会和知识经济，人们已经充分认识到高等教育和知识更新已经成为人们生存的必备条件，它已成为家庭和个人消费性投资的主要考虑因素。 XX宽带多媒体教育模块支持以下方式：MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4制式的多媒体培训节目的卫星实时广播和用户点播用户端MPEG流的实时接收，压缩存储和回放教材、习题、解答的广播式分发交互式网络答疑，学生和老师可以通过电子白板、EMAIL、语音信箱等方式进行双向交流教育节目的网上浏览、点播 XX宽带多媒体系统的多媒体教育模块可作为下岗员工技能培训、农村信息扶贫、自学考试辅导、OPEN UNIVERSITY（公开大学）授课、中学生课程辅导、小学生课外辅导等多种应用背景，具有广泛的应用空间。2、 软件分发1、 系统软件、应用软件的电子分发 XX宽带多媒体系统能提供一个用户资源丰富、目标用户明确、销售和途径直接简便、费用低廉的分发途径，采用XX宽带多媒体系统分发的软件，用户端可以实现自动安装、自动升级，非常方便于非专业人员的培训和应用。2、 游戏软件的电子分发 游戏是计算机面向家庭和个人不可缺少的应用，XX宽带多媒体系统可以同著名游戏软件开发商携手共同开拓游戏软件分发的庞大市场。采用XX宽带多媒体系统进行游戏软件的直销，能节约大量中间代理费用，建立直接面对用户的销售渠道，对用户资源、信息反馈、成本控制都具有深远的影响。3、 电子书店 XX宽带多媒体系统为出版业提供了一个新的市场扩展空间，夸