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远程教学培训技术方案 XXX 远远 程程 教教 学学 培培 训训 技技 术术 方方 案案 远程教学培训技术方案 目目 录录 一 项目背景一 项目背景 1 二 项目需求二 项目需求 2 2 1 需求概述 2 2 2 具体需求 2 三 方案设计三 方案设计 3 3 1 设计原则 3 3 2 架构与设计 6 四 功能特点四 功能特点 16 4 1 整体功能规划示意图 16 4 2 北京网动远程教学系统 16 4 3 北京网动课件录制系统 21 4 4 北京网动即时通讯系统 21 4 5 北京网动门户网站系统 25 五 软硬件规划五 软硬件规划 28 六 项目实施方案六 项目实施方案 29 6 1 服务器端实施调试 30 6 2 授课端实施调试 30 6 3 听课端实施调试 31 七 应急预案七 应急预案 31 7 1 当听课端的视音频设备出现问题无法互动时 31 7 2 当教师计算机水平低不会操作时 31 7 3 服务器故障时 32 7 4 授课端环境有问题无法上课时 32 7 5 听课端环境有问题无法上课时 32 八 服务与培训八 服务与培训 32 8 1 服务规范 32 8 2 服务策略 33 8 3 故障处理服务 33 8 4 软件更新服务 33 8 5 技术支持服务 34 8 6 应急保障服务 35 8 7 培训 35 九 附件九 附件 36 附件一 名词解释 36 附件二 系统支持的网络结构及优势 37 附件三 系统技术参数及特点 41 远程教学培训技术方案 1 一 项目背景一 项目背景 为贯彻落实 中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定 和 国务 院关于基础教育改革与发展的决定 教育部于 2003 年 3 月 31 日印发了 普通高中课程方 案 实验 和 15 个学科课程标准 实验 在有关省 自治区 直辖市 自愿申报的基础 上 经研究 确定广东 山东 海南 宁夏四省 区 为首批实验省 于 2004 年秋季开始 普通高中新课程实验 高中新课程实验坚持国家指导 地方为主的原则 各实验省 区 的教育行政部门切实加强对实验工作的领导 在组织领导 经费投入 政策支持 办学条 件 制度建设 师资培训 舆论宣传等方面提供保障 在高中新课程实验过程中 各级教 育行政部门切实转变工作作风和工作方式 把学校作为新课程实验的基地 建立定点联系 制度 形成在学校层面发现问题 研究问题 解决问题的工作机制 帮助学校逐步建立起 与高中新课程相适应的学校管理制度 不断总结经验和教训 为在更大范围推进普通高中 新课程充分发挥骨干和示范作用 根据国家基础教育课程改革的总体部署和义务教育阶段新课程实验工作推进的实际需 要 四川省于 2009 年被规划为最后一批进入普通高中新课程实验工作的省份 根据教育部 关于高中新课程实验工作的初步规划 结合四川省实际情况 教育部要求本着积极稳妥的 原则研究本省进入新课程实验的时间和相关工作 充分做好舆论宣传 师资培训 办学条 件等方面的准备工作 为保障普通高中新课程实验工作在本省能够顺利开展 切实将 教育部关于进一步加 强普通高中新课程实验工作的指导意见 落实到位 四川省教育厅对新课程的教师培训工 作高度重视 提出从实际出发 因地制宜地开展校长和教师的培训活动 切实提高培训工 作的针对性和实效性 同时 要求大力推进普通高中以校为本教研制度的建设 提高教师 教学研究能力 促进教师的专业发展 经过综合调研和比较 四川省教育厅决定将进一步发挥全国教师教育网络联盟的作用 整合教师教育资源 在相关网站开辟高中新课程实验专栏 帮助教师解决实验过程中的教 学问题 同时 协调和整合全省的优质资源 通过网络为学校和教师服务 实现资源共享 分期分批开展培训工作 远程教学培训技术方案 2 二 项目需求二 项目需求 通过对四川省远程教学培训平台建设需求的详细研究与分析 我们将其需求总结如下 2 12 1 需求概述需求概述 建设为全省普通高中教师服务的四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台 该平台包含的内容为 四川省普通高中课改网 课改培训客户端 课改讨论客户 端 教师通及四川省普通高中教师远程培训监控端 平台通过统一的门户网站实现单点登录 统一认证 实现远程培训与互动交流平台的基础数据库的建设与管理 平台需具备统一的对内对外接口 实现平台的无缝整合 平台需具备高度的集成性 2 22 2 具体需求具体需求 集中远程培训 平台需具备七门课程的虚拟授课教室 同时有四个教室在线上课 培训过程中教师端 为四个主讲教室 听课端为八百个听课教室 整个培训过程中可实现电子白板 文档标注 权限管理 权限控制 评教投票 培训考试等操作 并可实现对整个授课的录制 集中远程讨论 平台需具备设置 300 间讨论教室 每间教室设置 100 人进行分组讨论 要求可批量设 置用户权限 预计 30000 人 并可批量分组 用户登陆后可根据权限直接进入到对应的 讨论教室 同时并发在线讨论人数约为 10000 人 要求可扩展 功能要求为文字交流 即时通讯 每个受训的教师都拥有一个独立的用户权限 用户间可进行点对点 点对多的即时通 远程教学培训技术方案 3 讯 能够实现视频通讯 语音通讯 文字通讯等多种形式的通讯 三 方案设计三 方案设计 3 13 1 设计原则设计原则 北京网动在四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台的设计方面 依据用户提出 的现有需求进行系统功能的设计 并为将来会衍生出来的新的需求提供标准的扩展接口 保证平台能够在正常工作的情况下实现新功能的无缝接入 系统在进行顶层规划 由上至 下的系统设计 底层数据支撑体系的构建 数据存放使用及安全保障机制等方面均引入行 业内最先进的思想 为了达到这个目标 系统的设计严格遵循如下原则 3 1 13 1 1 统一规划统一规划 系统提供标准接口 实现本平台之上应用系统的应用和关联 对于之后的扩展实现统 一的管理 统一的数据调度 实现所有系统的单点登录 统一应用 3 1 23 1 2 开放性开放性 系统在设计之初遵循开放性原则 平台在业务 标准 技术 管理等各个方面具有高 度的开放性 采用的技术本身首先应该是开放的 同时内容平台本身也应该是开放的 对 外提供符合标准的接口 各子系统必须结构化 标准化 模块化和可配置化 软硬件配置 要具备可伸缩及动态平滑扩展能力 通过系统框架和相应服务单元的配置 适应业务量的 变化 以获得良好的性价比 3 1 33 1 3 可扩展性可扩展性 系统具有良好的集成性 易于集成已有的其它系统 同时 也易于整合到其它建设整 体框架中去 系统采用组件化的设计方法 采用统一的组件化管理 各个模块采用搭积木 的方式来将各个组件接入到本系统 为今后系统功能的重组和升级提供重要的保障 远程教学培训技术方案 4 3 1 43 1 4 先进性先进性 采用基于工业标准的 J2EE 的分布式计算体系架构 使系统有了一个安全 可靠 稳定 成熟的分布式计算基础 同时在这一基础之上 按照应用的不同 将系统分为多个层次 分别为 基础系统层 包括操作系统 关系数据库系统等 数据支撑层 应用支撑层和应 用运行层 构成远程培训与互动交流平台的基础 各层之间根据自身特点处理不同方面的 工作 3 1 53 1 5 稳定性与可靠性稳定性与可靠性 采用严格的质量控制制度 消除系统长时间运行和大并发量访问可能带来的不稳定因 素 系统考虑和利用系统的自诊断能力 高容错和容灾能力 抗攻击能力以及系统的恢复 能力来保证系统运行的高可靠性和稳定性 同时 具有抵御外界环境和人为操作失误的能 力 3 1 63 1 6 标准化标准化 业务系统中采用的编码标准和规范体系的建设 符合国家标准的有关规定 注重对信 息的合理分类和信息结构的描述 既要注重与现行信息技术有关的国家标准 行业标准和 国际标准的相互衔接 又要充分考虑四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台不断发 展对标准提出的更新 扩展和延伸的要求 3 1 73 1 7 模块化原则模块化原则 系统采用面向服务及模块化的开发理念 与目前流行的 SCORM 等国际标准课件完全兼 容 并可扩展与实时教学平台 在线答疑系统 HR 等多种系统对接 进一步增强系统的功 能及完善学习平台 系统支持插件开发技术 可兼容符合平台标准的各种第三方插件 扩 展诸如统计分析 学习流程等功能 3 1 83 1 8 安全性原则安全性原则 安全性日益受到人们的关注 必须在系统的建设 部署以及运行维护等各个阶段保证 远程教学培训技术方案 5 系统的安全性 保证机密数据不被非授权用户查阅甚至修改 防止非法用户侵入受保护的 系统模块 系统从结构安全 网络安全和数据安全做全方位的安全规划 做到平台应用的 安全性 1 1 结构安全规划 结构安全规划 平台采用中心服务器群和分布式服务器架构 支持树型和网状两种服务器架设结构 通过多级服务器和分布式服务器热备份容错 从结构上有效地避免单台服务器故障导致的 整个系统瘫痪 2 2 网络安全规划 网络安全规划 系统具备以下机制实现网络安全保证 在多个传输层次进行多重加密 提高系统的保密性和抗黑客攻击能力 客户端的登录认证应在认证服务器上完成 在传输过程中 用户密码应采用 MD5 不可 逆算法加密 网络层需进行第一次加密校验 防止黑客进行非法数据欺骗 缓冲溢出 攻击 应用数据层采用 DES 算法进行第二次加密 防止非法用户的网络监听破解 同时平台的认证服务器和数据库服务器设置在内网 外部不可以访问 并且各个服务 器软件可运行在 Linux 环境下 以提高服务器的安全性 3 3 数据安全规则 数据安全规则 系统运行中存在的用户帐号 文档资料 组织机构等信息 应实施网络防护和数据加 密 平台还应提供数据库备份工具 支持对数据库信息的定期备份策略 3 1 93 1 9 易用性与可管理性原则易用性与可管理性原则 软件的易用易维护性很大程度上决定着软件的生命力 软件系统的设计应该提供直观 友好 统一一致的使用界面 以适应不同层次用户的需要 系统的易维护性是保证其可靠 运行的重要因素 应用软件系统必须提供简便可靠的手段使用户可以根据不断变化的实际 需求和规模 同时提供后台维护模块 便于集中操作和管理维护 应用系统突出实用 切合实际使用情况 易于实施 管理和维护 对各类使用者来说 操作简便 易用 系统的用户界面要友好 通俗 易懂 便于操作 系统能通过远程控制 集中化管理 通过提高系统自动化管理水平 降低系统的管理 和维护费用 远程教学培训技术方案 6 用户界面友好 交互性强 屏幕中文显示 屏幕利用率高 下拉菜单级数一般不超过 三级 出错时可清晰显示对应的错误说明及处理办法 提供在线帮助 系统可屏蔽对本屏幕无用的键 按任何键都不会造成系统死锁 3 1 103 1 10 易部署性与可维护性原则易部署性与可维护性原则 作为四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台的信息服务窗口 系统所处理的用 户请求和吞吐的信息量变化幅度会出现较大的波动 系统的易部署 可维护 处理能力的 动态可伸缩和保障系统运行的稳定可靠性 是本系统建设应当遵循的重要原则 否则一旦 任何一个环节崩溃 整个平台就会处于瘫痪状态 这可能会带来不可估计的损失 在本系 统的管理和运行维护过程中应保证远程教育应用平台的稳定可靠和安全 在系统的设计阶段 应考虑系统未来升级和维护面临的问题 应该选择易于部署和维 护的技术架构 包括 系统在设计时应充分考虑到管理维护的可视化 层次化及控制的实时性 做到系统的 所有资源状况一目了然 能充分保证将设备故障控制在有限范围 不影响故障设备之外的其余设备和系统 保 证整个系统的正常运行 确保系统具有完善的日志和审计机制 做到无论是业务系统的操作 还是硬件设备的 运行 都有完整的记录 易于进行分析和统计 在技术实现时 应采取可以 热部署 和 可动态伸缩部署 的方案 降低系统的升 级过程对服务的影响 3 23 2 架构与设计架构与设计 3 2 13 2 1 系统架构系统架构 3 2 1 13 2 1 1 系统架构图系统架构图 四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台的系统架构如下图所示 远程教学培训技术方案 7 四川省普通高中课改网 门户 统一认证 公公告告通通知知 课课件件制制作作 课课改改培培训训教教师师通通其其他他应应用用课课改改讨讨论论 W We eb b服服务务器器应应用用服服务务器器M Ma ai il l 短短信信应应用用集集成成接接口口 数数据据库库课课件件 资资源源库库 信信息息安安全全支支撑撑平平台台 网网络络 硬硬件件基基础础设设施施 应应用用运运行行层层 应应用用支支撑撑层层 数数据据支支持持层层 基基础础系系统统层层 督督导导监监控控 说明 上图为系统的整体架构图 在基础系统层 数据支持层之上可以部署不同的应 用支撑 其中 Mail 短信为可选的应用 若在平台之上需要实现邮件或短信服务时 直接 添加相应模块即可 系统平台支持其它应用无缝的扩展和加载 3 2 1 23 2 1 2 架构分析架构分析 通过架构图我们提供如下的架构支持 体系结构由四个层次组成包括基础系统层 数据支持层 应用支撑层和应用运行层 1 1 基础系统层基础系统层 由网络设施 硬件设备 安全产品 操作系统和数据库系统 备份软件等组成 基本采用商业化的产品 应用系统只需集成即可 运行环境由硬件环境 基础软件环境和网络安全环境组成 是平台的基础设施 为数据层和应用层提供一个安全稳定的软硬件运行支撑 多层次安全从设备 网络通讯 系统 数据 应用和系统建设与运行管理等方面 为信息化建设提供安全技术保障 信息化保障从政策 资金 人才和组织管理体 制等方面为平台建设提供环境保障 2 2 数据支撑层数据支撑层 数据支撑层包括学员数据 课程数据 考试数据 管理数据等数据库的建设 管 远程教学培训技术方案 8 理等 以及课件 资料等文字 多媒体等信息库的建设和管理 另外 数据层由项目 经费 人才 成果等数据库组成 为业务平台系统提供其 所需要的信息 数据等资源 3 3 应用支撑层应用支撑层 应用支撑层为各类应用模块提供运行支撑平台 既是应用系统的信息处理平台和 交换平台 也是应用系统的通信和集成平台 应用技术支撑层由信息安全保密 信息交换与共享 高并发信息处理 电子信息 存储与转换 多维信息挖掘等应用系统核心技术组成 4 4 应用运行层应用运行层 应用运行层是交由用户使用的应用模块 是用户看的见 摸的着的部分 是以前 面三个层次为基础 真正为学员提供学习和培训的平台部分 四川省普通高中课改网 门户 为应用层的应用之一 为工作人员和学员用户提 供访问远程培训与互动交流平台的统一入口 负责判别用户的接入方式 根据用 户权限提供授权范围的信息服务 门户支持互联网 无线通讯等方式的访问 业务平台由教师通 课改培训 课改讨论 督导监控 课件制作等组成 3 2 1 33 2 1 3 架构架构优势优势 为解决未来统一的软件服务平台可能面临的技术问题 平台结构设计重点解决如下问 题 首先 平台建设时 要做到从高处着眼 统一规划业务系统中的各种信息 首先 平台建设时 要做到从高处着眼 统一规划业务系统中的各种信息 只有从全 局上把握业务数据 才能从根本上把分散的数据整合为结构化的信息 通过统一的数据规 划 对这些信息进行统一有效的管理 其二 平台采用的架构应该是开放的 可扩展的 其二 平台采用的架构应该是开放的 可扩展的 这体现在体系结构的开放性 软件 产品的开放性 系统良好的扩展性 系统平台无关性等方面 以确保对未来可能的变化具 有足够的适应能力 其三 平台应该建立在服务可复用的基础之上的 其三 平台应该建立在服务可复用的基础之上的 这里的服务包括两层含义 第一层 是指在四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台中用到的成熟信息技术 例如工作流 远程教学培训技术方案 9 系统 CA 中心等 所形成的基础信息服务 第二层含义是指与四川省普通高中教师远程培 训与互动交流平台某项具体业务实现相关的服务 它们通常与特定的工作方式和数据结构 相关 这些服务应该以标准接口加以封装 以便新的业务系统需要实现类似功能时可以复 用 其四 由于有了可复用的基础服务做支持 平台建设的过程中业务人员的参与比重应其四 由于有了可复用的基础服务做支持 平台建设的过程中业务人员的参与比重应 该逐渐增大 该逐渐增大 四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台的开发 应该逐步由软件编程 领域转向应用编程领域 业务人员对于业务应用比较熟悉 可以使新开发出的业务流程更 加符合教师远程教育的需要 其五 建立统一的信息门户 其五 建立统一的信息门户 统一门户的作用包括 系统单点登录 统一用户管理 统一授权管理 用户界面定制 协同合作和业务一体化等功能 这些功能保证了用户在系 统使用上的灵活性 3 2 23 2 2 模块设计模块设计 基于四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台的功能需要 北京网动将网站系统 远程教学系统 视频会议系统 即时通讯系统 视频监控系统及课件制作系统进行了统一 的整合和二次开发 使得原有各个独立的系统形成了一个完成的远教培训与交流的平台 用户只需一次登录即可实现在各个系统之间的跳转 定制完成的四川省普通高中教师远程 培训与互动交流平台将包含门户子系统 课改培训子系统 课改讨论子系统 教师通子系 统 督导监控子系统和课件制作子系统 具体各个子系统的实现方式如下所示 远程教学培训技术方案 10 3 2 2 13 2 2 1 门户子系统门户子系统 四川省普通高中课改网基于 PHP MySQL 技术开发 采用 B S 架构 支持在 Windows FreeBSD Unix Linux Solaris 等多种操作系统上部署应用 网站开发时会采用 UTF 8 全球标准编码 默认集成简体中文 繁体中文 英文三个语言版本 并可定制扩展 其他语种 北京网动将门户子系统的数据库与课改培训数据库 课改讨论数据库 教师通数据库 及督导监控数据库统一整合 各个子系统的认证模块与门户子系统数据库相关联 实现平 台了的单点登录 统一认证 用户通过门户网站的登录模块登录 即可在登录后的页面通 过各个应用子系统的快速通道进到各个子系统 开发完成的门户子系统以信息共享为主体理念 是对四川省普通高中教师远程培训与 互动交流平台的重要功能补充 门户子系统将建立完整的教学资讯 新闻资讯 相关专题 机构介绍 文件发布等信息库 及时全面发布省内远教培训相关的动态资讯信息 远程教学培训技术方案 11 3 2 2 23 2 2 2 课改培训子系统课改培训子系统 课改培训子系统采用 MPEG 4 H 264 视频压缩技术和 G 7X 语音压缩技术 是一套基于 TCP IP UDP RTP RTCP RSVP 和 Multicast 协议架构 用于开展远程实时交互教学和培训 的功能子系统 北京网动课改培训子系统利用计算机和网络进行教学互动 实现了异地同步的图像 声音以及教学双方的交流互动教学 实现了传统远程教学可望而不可及的目标 这使得远 距离教育进入了一个全新的发展阶段 不仅仅局限于多媒体课件等方式的非互动式的教育 模式 将远程的教师 学员的互动加入进来 面对面直观交流 北京网动课改培训子系统通过压缩教师教学现场的视频 音频流结合同步浏览课件命 令 形成教学资源流 利用网络实时传送到远端学员的电脑上 系统提供文字 音视频 课件 电子白板 互动广播教学等交互手段 可实现目前流行的多媒体网络教室的全部功 能 学员可以及时通过举手提问 共享教师端程序 文字交流等方式实现远程互动教学 系统虚拟现实中的教室打破了空间限制 让异地师生通过音视频实时交互 如同置身于同 一课堂之中 北京网动课改培训子系统适用于多种网络环境 Internet Intranet 校园网 局域 网 以及卫星网和微波网 远程教学培训技术方案 12 3 2 2 33 2 2 3 课改讨论子系统课改讨论子系统 课改讨论子系统采用 MPEG 4 H 264 视频压缩技术和 G 7X 语音压缩技术 是一套基于 TCP IP UDP RTP RTCP RSVP 和 Multicast 协议架构 用于开展双向实时沟通和远程视频 会议的功能子系统 课改讨论子系统旨在通过以太网和 PC 进行多媒体资源管理 双向实时沟通 远程视频 交互目的 通过实时可交互的视频 语音 文字 白板等 实现实时互动式会谈 为四川 省各级教育单位搭建一个良好的沟通平台 通过这个平台 省内各级教育单位之间可进行 实时的业务联系和有效的信息沟通 远程教学培训技术方案 13 3 2 2 43 2 2 4 教师通子系统教师通子系统 教学通讯系统将教育中教师与学员的 非实时 的交流变为 准实时 的交流 通过 信息系统系统 学员在bbs答疑中的问题得到教师的回答回馈之后可以即时的提醒 加速信 息的交流 将交流周期缩短 组织结构组织结构 系统要求根据各级远程中心的组织模式添加组织结构 系统管理员在操作时可以按组 织结构进行组操作 系统功能概括如下 1 应支持建立5级以上部门组织机构 2 采用分级式管理 各单位和部门设置管理员后 管理员可以自行管理本单位和下 属部门的用户信息及用户权限 3 管理员可以单独对每一用户设置察看权限 4 用户分组管理 任何用户都可以管理 创建自己的分组 可以将用户加入组或从 组中删除 这些信息保存在服务器 不因更换机器而丢失 5 部门结构管理 管理员通过后台管理页面 可以多级目录结构的形式来设置部门 远程教学培训技术方案 14 以及部门用户 客户端登录后 能非常方便地查看所有部门及其下面的用户 支持部门显 示顺序设定 6 权限设置 管理员可以针对用户设置不同的使用权限 例如禁止 允许其使用公 文流转 7 系统消息 可以选择给所有或者某个部门的用户及其它规则发送系统消息 在线 用户即时收到消息 离线用户在上线第一时间即会接受到服务器转发过来的消息 1 1 1 点对点答疑功能点对点答疑功能 点对点的答疑功能应用于老师 学员之间解决教学问题 也可以应用于学员 工作人 员之间解决教务问题 目的都是为了可以最大限度的方便学员 提高各级远程中心的响应 效率 1 文字交流 为交流双方提供文字交流形式 可以显示图片 表情 可以设置字体 可以对离线用户发送消息 待用户登录后自动获得 2 音视频交流 交流双方可以通过发送邀请进行音视频对讲 如果电脑没有接摄像 头 可以设置静态视频图像 可以隐藏视频窗口或以画中画形式显示对方和己方视频 3 程序共享 所有的windows程序 包括Windows桌面 都可以在点对点的交流中 共享 如Word Excel PPT AutoCAD Photoshop等程序 还可以实现接受共享者对程序 进行协同操作 从而实现远程协同办公 实时交流 4 电子白板 双方可在同一电子白板上画图 写字 粘贴图片 粘贴编辑好的图形 远程教学培训技术方案 15 等 效果如同双方在一个地点在黑板上图写画画进行工作讨论 5 网页同步 交流双方可以同步浏览同一个网页 6 文档共享 支持将 Office PDF Visio AutoCAD Pagemaker Photoshop等多 种格式的电子文档 转换成html或者虚拟打印格式而共享 实现双方同步浏览同一份文档 7 个人资料 可以在线修改个人资料 包括个人信息 昵称 状态 留言等等 8 收藏夹 可以将用户经常访问的网站网址收藏在收藏夹中 便于随时点击访问 无需专门启动IE浏览器再访问 教师在线辅导教师在线辅导 通过点对点的答疑功能 学员可以随时找到在线教师进行点对点的答疑辅导 师生之 间除了可以语音 视频的方式沟通交流外 学员还可以将自己有疑惑的作业 试卷上传给 老师进行共同讨论 分析 并将有疑问的地方标注出来 老师也可以对资料上的重点 难 点信息指点给学员 教务人员在线咨询服务教务人员在线咨询服务 通过点对点的答疑功能 学员可以最快 最方便的找到教务人员 在教务人员的引导 下办理各种手续 了解远程研修各项制度 网络电话功能网络电话功能 除了能实现PC PC 电脑 电脑 的免费可视网络电话外 还可以实现PC Phone 电脑 电话 模式的电话呼叫 直接通过Internet网络呼叫普通电话 手机 USB电话机呼叫 支持USB电话连接在电脑上 代替耳麦 采用传统的电话使用习惯 实现电脑对电脑 电脑对电话 电话对电话的按键 呼叫 振铃 通话 网络电话VOIP 支持各类VOIP SIP 服务器 支持网络IP电话呼叫 通过IP电话模块 可以直接拨座机 手机 小灵通 以低于电话费的话资实现电脑对座机 手机 小灵通的电话 呼叫 呼叫转移 可以为某帐号设置呼叫转移 设置呼叫转移后 当另外一个用户邀请改帐 户进行音视频对讲 该账号因不在电脑旁边或其他因素没能及时接受对讲邀请 则对讲邀 请将自动转移为对该账号的电话呼叫 呼叫不在线用户 如果交流对象目前不在线 可以选中该对象 直接进行呼叫 则可 远程教学培训技术方案 16 以与该用户建立网络IP电话 紧急通知紧急通知 当某些学员在学习过程中出现教学或教务上的问题需要进行紧急处理 教师或者教务 人员可以通过网络电话的功能进行呼叫 当该学员不在线时呼叫自动转移到他的手机 小 灵通或固定电话上 临时答疑临时答疑 当教师不在线时 学员可以通过网络电话的功能呼叫到老师的手机或座机上 实现随 时随地的答疑 充分保护学员学习积极性 提高学员满意度 文件传输功能文件传输功能 文件传输功能可以进行一对一 一对多的文件发送 并且当接受者收到文件后 系统 会自动弹出提示消息 保证资料可以及时被收件人查看 1 资料发放 教师可以将学习资料群发或者有选择性的发给学员 2 发送通知 教务人员可以通过该功能向老师和学员发送各种通知 3 2 2 53 2 2 5 督导监控子系统督导监控子系统 世世纪纪天天海海 能进行 1 屏以及 4 屏显示选择 默认进入 4 屏界面 按照从上到下从左到右的原则分别对 应集中培训时的四个远程培训教室 1 2 3 4 的教师视音频 左侧有树状列表 一级为远 远程教学培训技术方案 17 程培训教室名称 二级为地市名 三级为学校名 选中 4 屏中的远程培训教室 1 然后单 击对应远程培训教室 1 树状列表下的学校名称 监控画面变为听课端学校的视音频 以此 类推远程培训教室 2 只能出现远程培训教室 2 中授课端以及听课端的视音频 双击选中的 窗口能够全屏显示 针对每个远程培训教室可以设置视音频轮循的时间间隔 实现视音频 的轮循 3 2 2 63 2 2 6 课件制作子系统课件制作子系统 流媒体课件录编系统主要用于教学课件的录制 播放 及课件的编辑制作等方面 本系 统包括课件播放器 课件录制系统 课件编辑系统三大组成部分 运用课件录编系统教师 可以将讲课过程中所用到的屏幕 视频 声音 教材等多媒体流实时录制下来 然后导入 课件编辑系统中进行课后编辑 可添加章节索引 新的视频流 音频流 文字 图片等多 媒体内容 经过剪辑 整合等编辑工作 最终形成所需的多媒体课件 课件发布到网上后 可以进行点播 认证 3 2 33 2 3 平台建设平台建设 3 2 3 13 2 3 1 平台建设目标平台建设目标 四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台以教学通讯系统作为 EAI 底层结构 通 过统一数据管理 统一用户身份权限及统一用户界面的 三统一 机制 来联系横贯整个 平台的异构系统 应用 数据源等 完成在平台内部的门户网站 远程教学模块 教师通 模块 视频会议模块 督导监控模块 课件录制模块以及其他重要的内部应用模块之间无 远程教学培训技术方案 18 缝地共享和交换数据的需要 四川省普通高中教师远程培训与互动交流平台应用目标如下 1 平台运行稳定 可靠 性能优良 2 统一登录 单点认证 使用者登录平台后 可在权限范围内的各个教学应用模块之 间无缝跳转 3 语音清晰 视频连贯 数据协同共享支持PPT广播 电子白板 协同浏览 屏幕广 播等多种方式 4 适应复杂的网络环境 客户端能够在NAT和防火墙的条件下正常登录系统 5 系统支持800并发的集中远程培训 并支持平滑扩展和升级 6 提供标准API接口 方便与其他管理系统 学习系统的集成 7 可以与门户网站有机集成 用户可从直接通过门户网站登录进入远程教学培训平台 3 2 3 23 2 3 2 平台部署平台部署 3 2 3 2 13 2 3 2 1 平台服务器介绍平台服务器介绍 中心服务器由数据库服务器 DB Server 认证服务器 Verify Server 主服务器 Master 文件服务器 File Server 即时通讯服务器 IM Server 转发服务器 IM Relay Server 设备管理服务器 Device Server 服务器监控终端 Terminal 管理服 务器 Management Server 组成 在中心服务器下是支撑应用服务器 包括负责多点通信的分服务器 Slaver 集中 录像的录像服务器 上述所说的服务器为软件的服务器模块 用于提供各种服务 这些模块可以部署在多 个物理服务器上 也可以单独部署在一台物理服务器上 服务器模块介绍 DBDB ServerServer用于存储用户数据 可以选用SQL Server My SQL Oracle DB2等大型数 据库 ManagementManagement ServerServer 整个系统的管理平台 基于Java开发 VerifyVerify ServerServer是个认证模块 运行在Master和DB之间 完成用户登录认证 数据读 取 存储等功能 远程教学培训技术方案 19 TerminalTerminal负责监控整个系统的运行状态 包括各个服务器的CPU 内存 占用带宽等 监控服务器通常由网管中心人员管理 确保系统24小时不间断运行 MasterMaster 系统的主服务器 是客户端登录时的唯一公开地址 负责客户端的登录 分 服务器的协调管理工作 Master实际相当于管理者 本身不存在大量的数据流通信 但是 需要动态维护整个系统的均衡 稳定 高效率的运转 FileFile ServerServer 实现会议室 教室的讲稿列表和讲稿的上传 下载的传输管理 不同 的File Server之间会同步其数据 SlaverSlaver 数据通信分服务器 承担了整个系统的70 以上的数据传输工作 凡是和通 道 组相关的多点通信应用服务 都直接与Slaver打交道 例如互动教学 远程监控等 客户端运行过程中 一直和Slaver处于连接状态 所有数据都经过Slaver进行转发 系统 允许同一个会议室分布在不同的Slaver上 也就是允许登录同一个会议室的不同用户连接 到不同的Slaver 只有会议室相关的Slaver才会同步传输数据 IMIM ServerServer 实现和IM客户端的动态连接 通常客户端之间可以对等通信 当点对点 通信失败时 客户端通过IM Server进行文字聊天转发 单服务器可支持1万人同时在线 IMIM RelayRelay ServerServer 通常客户端之间可以对等通信 但是当点对点通信失败时 Relay Server完成音视频 文件等大流量数据的转发 通常客户端与该服务器只保持临时连接 部署转发服务器的数目取决于在线以用户数以及视频流的带宽 DeviceDevice ServerServer 实现和设备 例如IP摄像机 存储服务器等设备连接 设备实际上 也是一种客户端 只是它与设备服务器保持连接 单服务器可支持1万个设备同时在线 远程教学培训技术方案 20 3 2 3 2 23 2 3 2 2 部署拓扑图部署拓扑图 3 2 3 2 33 2 3 2 3 部署分析部署分析 根据用户的需求 我们将提供上述的系统拓扑部署 并将部署分析如下 1 1 整个平台采用整个平台采用8 8台物理服务器实现平台的搭建 台物理服务器实现平台的搭建 8台物理服务器分别提供平台 的基础搭建 门户网站 课改培训服务 课改讨论服务 教师通和远程培训 监控服务 每台服务器均部署多个服务器模块 提供多种服务 2 2 2 2台服务器互为热备提供平台基础搭建 台服务器互为热备提供平台基础搭建 如拓扑图所示 服务器编号1和5的两 个服务器完成平台互为热备的基础搭建 在两个服务器上分别部署了 Master IM IM Relay File Slaver Manager Terminal 和Device服 务模块 远程教学培训技术方案 21 3 3 4 4台服务器为平台提供远程教学和即时通信应用的服务 完成大数据量的音视台服务器为平台提供远程教学和即时通信应用的服务 完成大数据量的音视 频互动的转发 频互动的转发 服务器编号为1 3 5 7的服务器部署了Slaver 和 IM Server 基于传输同步效果 安全可靠等综合方面考虑 结合测试数据与实际经 验数据 服务器数量算法如下 1 800点集中培训 1台目前市场主流服务器能支持500并发集中培训 需要服务器2台 另外增加1台冗余服务器共需3台 2 30000注册用户即时通讯服务 1台目前市场主流服务器能支持10000 用户在线 需要服务器3台 大并发可能性不大不增加冗余服务器 800个远程培训应用点 通过策略定向到相应的Slaver服务器上 3台服 务器完全能够实现该800用户的良好的音视频互动效果 4 4 2 2台服务器互为热备提供课程录制的服务 台服务器互为热备提供课程录制的服务 编号为4和8的服务器实现该功能 5 5 2 2台服务器互为热备提供数据库以及认证的服务 台服务器互为热备提供数据库以及认证的服务 编号为2和6的服务器实现该 功能 数据库为手工方式同步 6 6 2 2个物理位置独立互为热备的机房部署 个物理位置独立互为热备的机房部署 服务器编号为1 2 3 4部署在A机 房 服务器编号为5 6 7 8部署在B机房 A B两个机房物理隔开 独立 供电供网 带宽平均分配 实现平台级别的热备 3 2 3 2 43 2 3 2 4 服务器架构特点服务器架构特点 1 1 中心服务器群结构 中心服务器群结构 中心服务器群应由数据库服务器 DB Server 认证服务器 Verify Server 主服务 器 Master 分服务器 Slaver 文件服务器 File Server 即时通讯服务器 ICQ Server 转发服务器 ICQ Relay Server 服务器监控终端 Terminal 管理服务器 Management Server 组成 在平台结构上 客户终端只面对主服务器 主服务器是终端用 户登录平台的唯一入口 客户终端所需的各种应用 由主服务器调用相应服务器协同解决 2 2 分布式服务器群 分布式服务器群结构结构 远程教学培训平台支持分布式服务器群 根据实际用户数量的规模 省 市 县 学校 培训中心 四级远程中心可增设相 应的分布式服务器群 当平台规模要求扩大时 方便添加相应服务器即可增加系统容量 远程教学培训技术方案 22 保证系统的数据处理能力和服务能力能够达到要求 根据系统所在网络环境 可以将服务器部署在省 市 县不同的机房中 从而提高系 统的网络适应能力 同时结合系统提供的各种规则设置灵活协调控制系统各服务器的负载 在合理范围内 保证系统稳定性 分配用户到网络中最合适的Slaver 提高网络利用率 系统支持网状以及树型网络结构 至少支持五级树状架构 支持数据逐级转发 同步 复制功能 大大解决网络带宽 减轻单个服务器的负担 3 3 多服务器热备份结构 多服务器热备份结构 平台每级服务器的多台服务器之间应支持互相备份 负载均衡等特性 一旦其中某个 服务器出现故障 客户端能够在10s以内重定向到最适合的服务器 并自动恢复到之前的运 行状态 4 4 多种服务器重定向策略 多种服务器重定向策略 平台应提供多种服务器重定向策略 能按照用户ID 会议室 IP来源 线路接入方式 地区 组织机构 负载均衡等规则 将客户端分配到最适合的分服务器上 以提高网络利 用率和性能 5 5 局域网代理转发结构 局域网代理转发结构 为解决参训教师接入Internet的网络瓶颈 系统还应提供LAN代理转发服务器 该服务 器通过Slaver相连 能够将从Slaver收到的数据组播到内网 校内客户端可以直接接收 6 6 高强度的数据加密和安全性 高强度的数据加密和安全性 平台需在多个传输层次进行多重加密 以提高系统的保密性和抗黑客攻击能力 客户端的登录认证在Verify上完成 在传输过程中 用户密码采用MD5不可逆算法加密 网络层进行第一次加密校验 防止黑客进行非法数据欺骗 缓冲溢出攻击 应用数据层采 用DES算法进行第二次加密 防止非法用户的网络监听破解 7 7 穿越防火墙 穿越防火墙 平台只应对客户端防火墙提出开通3 5个特定的外出访问端口的要求 以保证客户端 程序穿越防火墙登录平台 正常使用 8 8 支持多种网络协议 支持多种网络协议 系统应基于IP网络开发 支持TCP UDP Multicast协议 应用层支持H 323 SIP协议 平台应与各种标准协议的音视频设备 包括PSTN电话相连 9 9 ODBCODBC 数据库接口数据库接口 支持MySQL SQL Server Oracle等大型数据库 远程教学培训技术方案 23 1010 支持 支持 WindowsWindows 与与 LinuxLinux 平台平台 服务器可运行在Windows与Linux平台 3 2 3 33 2 3 3 平台安全规划平台安全规划 1 1 结构安全规划 结构安全规划 平台采用中心服务器群和分布式服务器架构 支持树型和网状两种服务器架设结构 通过多级服务器和分布式服务器热备份容错 从结构上有效地避免单台服务器故障导致的 整个系统瘫痪 2 2 网络安全规划 网络安全规划 系统应具备以下机制实现网络安全保证 1 在多个传输层次进行多重加密 提高系统的保密性和抗黑客攻击能力 2 客户端的登录认证应在认证服务器上完成 在传输过程中 用户密码应采用MD5不 可逆算法加密 网络层需进行第一次加密校验 防止黑客进行非法数据欺骗 缓冲溢出攻 击 3 应用数据层采用DES算法进行第二次加密 防止非法用户的网络监听破解 同时平台的认证服务器和数据库服务器设置在内网 外部不可以访问 并且各个服务 器软件可运行在Linux环境下 以提高服务器的安全性 通信加密示意图 3 数据安全规则 系统运行中存在的用户帐号 文档资料 组织机构等信息 应实施网络防护和数据加 密 平台还应提供数据库备份工具 支持对数据库信息的定期备份策略 远程教学培训技术方案 24 四 功能特点四 功能特点 4 14 1 整体功能规划示意图整体功能规划示意图 音视同步 文字交互 课件同步 程序共享 电子白板 课件点播 课件加密 课件编辑 课件录制 课程评价 教师评价 课程观摩 教学督察 文件传输 网络电话 即时通讯 组织机构 互动教室课件管理 教学辅助 监督评价 系统管理个人信息 账号注册 系统登录 申请教室 组织机构 教室管理 权限管理 教学管理 计费管理 四四川川省省普普通通高高中中教教师师远远程程培培 训训与与互互动动交交流流平平台台 4 24 2 课改培训子系统课改培训子系统 功能特点 功能特点 支持一对多广播 同时支持 2 路视频广播 4 路视频监视 随时切换任意学员视频 教师端多路视频采集 可同时广播教师视频以及实物投影 更加符合教学的实际情况 同时支持 4 人发言 最大限度的满足教学的需要 灵活的课程录制功能 可以选择性的录制音频 视频 数据 白板或文字等内容 支持多媒体课件的循环播放 广播录制的课件等 提供屏幕广播 程序共享 电子白板 网页同步 文档共享功能以达到同步授课 电子举手 并具有 微笑 鼓掌 表情表达 文件传送 作业 测验的分发收集 实时互动的现场答题和结果统计 支持课堂主控模式和自由交互讨论模式下 支持多个教室同时上课 具有多教室 帐号管理功能 不同用户有不同的上课课表 远程教学培训技术方案 25 文字 消息发送 接收 实现一对一的交流 支持 TCP 多路广播协议 Multicast 和 UDP 传输协议 Unicast 支持直接联网 网关 SOCKS5 代理服务 Wingate4 0 等 多种网络接入方式 灵活的带宽控制功能 支持 USB 摄像头和各种视频采集卡 北京网动远程教学系统实现实时传输视频与音频信息 使学员可以远距离进行直观 真实的视音频交流 共享数据 共享应用程序等 从而构造出一个多人共享的教学环境 北京网动远程教学系统 具体满足如下技术特点 健壮的系统架构 先进的协议标准 优化的服务器级联部署 高质量的音视频效果 友好易用的操作界面 高效实用的数据协作 全面的教学录制 有效可控的管理策略 强大的网络适应能力 灵活易用的教学辅助功能 安全可靠的传输加密 4 2 14 2 1 音视频功能音视频功能 采用 G 723 1 CELP 码激励线性预测 等音频压缩算法 在各种网络带宽条件 下均可保持声音清晰连贯 采用 CELP 算法在宽带环境下可获得高质量音频效果 在网络状况极其恶劣的情况下仍要保持较好的音频效果 采用业界领先的多路混音技术 并可进行灵活的话筒切换控制 在教学过程中支 持由教师控制语音私聊功能 使教学功能更加灵活实用 系统的自动增益控制 AGC 和回音抑制 AEC 功能使系统具备良好的声音处理机制和音频质量 采用 H 264 视频压缩算法 具有良好的带宽适应性和视频压缩率 采用码流控制 机制和带宽自适应机制保证在网络状况较差时系统仍能提供较理想的视频效果 远程教学培训技术方案 26 视频大小和布局可由系统自适应调整或用户手工调整 实现各种焦点突出 全屏 放大 多路分屏等生动实用的显示布局 用户可根据网络带宽条件和实际教学需求 自行设定教学的视频模式和最大终端 应用带宽 实现从桌面级别到教室级别的不同教学需求 系统支持从 160 120 直 至 1920 1080 等多种视频分辨率选择 并支持教学过程中的视频参数动态调整 最大程度上满足了多码率接入的应用需求 支持教学过程中视频内容和数据内容的双屏显示 支持摄像头的远程遥控和参数 调整 背光设置等 支持教学过程中单帧图像捕捉的 照相 功能 可以随时随 地的在教学过程中截取与会人员的图像 提供综合录制功能使用户可以在教学过程中随时开始及停止对教学内容的录制 支持长时间的教学录制 综合录制内容包括音频 视频 数据 用户列表等内容 用户录制时可根据需求来进行组合选择 同时 作为对教学内容保存的可控管理 该功能可由教师控制开放 系统提供视频轮循功能 可自行设置轮循模式和轮循时间 教师对该功能可以进 行集中权限控制 4 2 24 2 2 数据功能数据功能 数据协作功能 数据协作功能 使交流更加全面充分 包括电子白板 文档共享 文件共享 协同浏 览 桌面共享等 并提供教学过程中的文字交流和文件实时传输 电子白板功能 电子白板功能 支持多人同时进行可视化信息的书写和绘制 而文档共享功能支持多 文档同时共享和多人并发操作 并提供共享内容的预先上传机制 荧光笔 激光笔等增强 工具使操作更加灵活和方便 屏幕截图功能 屏幕截图功能 可随时将屏幕上任意矩形区域进行截图 并将截下来的画面