第3章-基于有线电视网和卫星的网络教育

网络教育应用,第3章基于有线电视网和卫星的网络教育,主编王以宁,第3章基于有线电视网和卫星的网络教育,3.1基于有线电视网的网络教育3.2基于卫星的网络教育思考与练习,在我国，由于信息基础设施的现状，决定了网络教育应是多种网络形式的共存，基于有线电视网和卫星的网络教育是我国全天候的网络教育体系不可或缺的组成部分。中国发展现代远程教育的指导思想是：统筹规划，需求推动，扩大开放，提高质量。,3.1基于有线电视网的网络教育,3.1.1有线电视的起源与发展3.1.2我国有线电视的现状与发展3.1.3有线电视系统特点3.1.4有线电视系统的升级改造3.1.5HFC接入3.1.6有线电视网在网络教育中的应用,基于有线电视网和卫星的网络教育的特点是：(1)具有“时效性”优势。(2)覆盖范围广。(3)硬件设施已有相当基础，技术成熟，并积累了整套的教学策略和具有经验的师资力量。(4)有着其他种类网络教育不可取代的优势。(5)低成本、高效率地更新教材。(6)未经技术改造则交互性差，需要其他教学手段辅助。,3.1.1有线电视的起源与发展,有线电视通常又称为电缆电视（CableTelevision-CATV）系统。十九世纪40年代，为了解决部分地区电视信息质量不高的问题，美国开发了有线电视系统。有线电视是将空中传输的电视信号改为通过光纤或同轴电缆电路来传送电视节目，由于其传输容量大、图像信号质量好，不易受干扰等优点，立即为广大用户所接受。,现代的CATV已发展成综合、多功能的大型信息双向传输系统，可以传送教育电视台的节目，也可以利用加密（收费）频道举办各种各样的学历教育或职业训练教育，更可服务于社会大教育，现代通讯技术的发展使CATV以HFC接入网方式与国际互联网联接以实现远程教育。有线电视系统被广泛应用于网络教育领域。,3.1.2我国有线电视的现状与发展,我国目前的有线电视网覆盖了大部分的城市家庭用户和部分发达地区的农村用户。截至1998年底，经国家广播电影电视总局批准的有线电视台将近1300座，各类有线电视系统4000多个。全国有线电视网络线路长度超过240多万公里，其中光缆网超过30万公里。到1999年底，用户总数已近8000万户。有线电视成为我国家庭入户率最高的信息工具。,19902005F有线电视入户人口(万户),19982000有线电视覆盖率,19982000有线电视覆盖人数(亿),3.1.3有线电视系统特点,我国有线电视系统主要的特点如下：1网络带宽很宽2服务范围广3服务功能强,我国有线电视系统存在的一些主要问题：(1)网络分散，各自为政，无统一标准，制式太多，互不相连，质量较差，可靠性较低。(2)CATV主要是面向家庭用户，在企事业网方面尤显不足。(3)缺乏通信与数据业务方面的知识和运营管理经验。(4)经济实力有限，IP业务是其重点，从长远看计划在其网络中提供全部业务，但困难较大，形势不容乐观。,有线电视系统的组成,有线电视系统一般由天线、前端、干线传输和用户分配网络几个部分组成。,各部分主要功能,天线系统:接受无线电波，并将接受到的高频电视信号馈送给前端系统。前端设备:将来自天线的高频电视信号和电视台自己开办节目的电视信号进行必要的处理，然后对信号进行混合并发送到干线传输网络中去。干线传输网络:将经过混合的多套广播电视节目发送到用户分配网络。用户分配网络:接收干线上的高频电视信号并将其分配到千家万户。,3.1.4有线电视系统的升级改造,有线电视系统的改造的目的是进一步扩展有线电视系统的带宽，增加双向通信功能，通过技术改造，有线电视系统能够更加适用于教育领域应用。主要包括传输系统的升级改造、网络拓扑结构和由单向传输到双向传输的改造三个主要方面。,1传输系统的升级改造,传输系统在有线电视系统中承担着信息传输的任务，好的传输系统能将信号无失真或失真很小地传送到接收端。(1)干线升级改造利用光纤代替同轴电缆(2)分配网络的升级改造采用优质同轴电缆,2网络拓扑结构的升级改造,早期建立的有线电视网络几乎全是典型的树状结构，不能根据用户的特殊需要提供特别的节目。目前人们对星形拓扑结构、环形拓扑结构和星-树形结构比较感兴趣。,3双向传输的升级改造,双向传输是为了适应用户的多样化要求和实现有线电视系统的交互功能.(1)单向CATV网电信网方案(2)双缆制方案(3)CableModem双向HFC方案,实现信息的双向传输主要利用了三种技术手段:空间分离技术，时分复用技术和频率分离技术。目前双向传输的改造，一般在干线传输上采用空间分离方式，而在用户分配网络上采用频率分离方法。,4有线电视网的广域互连,有线电视网最初开始建造时往往分散建立，在不同的地区和城市的有线电视网处于分散独立状态，随着有线电视网络双向数字化改造工作的进行，建立全国连网的有线电视网络，提供宽带综合信息业务成为一个必然的趋势。,5未来发展趋势：三网合一,三网合一指有线电视网、计算机互联网和电信综合网的融合。由于几项关键技术如光通信、数字技术等取得了长足进展，同时IP协议逐渐一统，业界呈现出技术融合、市场融合、业务融合的大趋势。,3.1.5HFC接入,早期的有线电视网无论是传输干线还是用户分配网络使用的传输介质都是同轴电缆。HFC接入用光纤传输系统取代全同轴有线电视网的干线传输部分，在用户分配网络上保留同轴电缆结构。改造后的有线电视网中使用的传输介质既有光纤又有同轴电缆，因此称为HFC接入（HybridFiber-Coax:混合光纤同轴电缆网络）。,1HFC接入的优势,HFC接入具有以下优势：能提供窄带、宽带数字业务及模拟、数字视频业务。比ADSL和无源光纤网(PON)经济。为全数字网提供了一个易于升级的通道。可以用于LAN互联，形成覆盖范围较大的城域网。,2CableModem技术,HFC网络一般采用CableModem技术进行数字传输。CableModem的工作原理与电话线Modem的原理基本相同，都是先对数据进行解调，然后在一个频率范围内传输，而接受时则进行解调。与普通Modem不同的是，经过CableModem调制的信号是在有线电视系统一个频道中传输的，传输的带宽比较宽。CableModem技术可以在HFC网络上提供双向的数字通信。,3.1.6有线电视网在网络教育中的应用,有线电视系统在远程教育上的应用主要有传统应用和多媒体应用两大类。传统应用主要为利用现有有线电视系统的电视节目广播功能。,1与其他网络混合使用的实例：清华大学远程教育系统,清华大学开展了利用三种网络优势互补实现网络交互平台试验，得到了较好的效果。利用计算机网络的低成本、教育覆盖面广，提供基于WWW可随时随地以学生为主体的自主学习环境；卫星数字传输网的覆盖面最广，同时卫星多点传输非常有效、经济。有线电视网成本低，方便学生在家里随时点播学习课程，实现个人自主化学习。,2经过系统改造的实例：合川宽带信息网,我国第一个投入商业运营的双向有线电视网合川宽带综合信息网,采用带宽为750MHZ的光纤和同轴电缆混合网，网络拓扑为星形结构，信息传输采用非对称双向交互传输方式，能够传送大容量、高质量的广播电视节目和图文、数据、语音等信息。现在，该网络能传送35套电视节目，并可开展信息浏览、电子邮件、网络电话、视频点播、FTP文件下载、网上会议等服务业务。,3.2基于卫星的网络教育,3.2.1卫星通信的特点3.2.2卫星通信系统的构成及分类3.2.3卫星电视教育网的升级改造3.2.4卫星通信在网络教育中的应用,卫星通信是二战之后发展起来的一种先进的无线通信枝术。卫星通信，是地球上(包括地面、水面和低层大气中)的无线电通信站之间利用人造卫星作中继站而进行的通信。卫星电视教育是利用通信广播卫星的电视频道来传送电视教育节目。地面中继站和接收站组成了现在的全国教育资源网络。,其优势：传播的信息量大，覆盖范围广，视频清晰，实时传播速度快不受空间限制。特别适合分散在各地的学习者或教育资源匮乏地区的学习者学习，为开放式教育、实现无国界、无围墙的学校教育提供了可能性。其不足：目前的广播电视远程教育系统仍是一种单向信息的传输方式，这种方式阻碍了老师和学生实时交流反馈迟缓，对学习进度和教学效果很难把握。目前采用两种技术方法解决这一问题：卫星加互联网；卫星双向传输技术。,3.2.1卫星通信的特点,利用人造地球卫星进行声音广播私电视广播的各种设备的组合，称为卫星电视广播系统，又叫卫星广播系统，这里的广播，即包括了声音广播，又包括了电视广播，是广义广播的概念。,卫星通信系统原理示意图,3.2.2卫星通信系统的构成及分类,卫星通信系统主要由地球站、卫星、跟踪遥测指令系统和监控管理系统等四大部分组成的.,卫星通信的种类较多，分类的方法也很多:,按卫星的制式不同;按服务区域通信卫星;按用户性质分;按卫星涉及的业务范围分;按照多址方式分;按基带信号体制分;按卫星使用的频段分。,3.2.3卫星电视教育网的升级改造,由于现有卫星网在教育功能上显示出的不足，国家教育部决定对现有的卫星电视教育网加以改造，使其向数字化、交互式和Ku波段方向过渡。,其具体的改造目标是：将C波段改为Ku波段卫星传输；转发器功率由16W（C）提高到100W（Ku）；将模拟信号改为数字压缩信号；利用中国教育和科研计算机网建立教学反馈系统实现交互式教学。改造后的卫星电视教育网将可以传输图像、声音、文字、数据等综合信息，可以高速下载远程教育信息，形成一个具有一定的交互功能、覆盖全国城乡的远程教育网络。,3.2.4卫星通信在网络教育中的应用,卫星电视教育包括教育信息的取得、发送、传输、接受、组织教学等过程。,1美国卫星教育网络应用情况,在美国，卫星网的作用得到淋漓尽致的发挥，全美各地总计有60000多个接收点。其用途包括：(1)商业电视网与公司培训(2)军用培训(3)高等教育(4)科技培训(5)中小学与幼儿教育（K-12）(6)其他卫星协会,2中国卫星教育网络应用状况,中国教育电视台成立了VBI信息中心，1998年10月13日开通了远程教育卫星广播，这是一种适合中国国情的远程教育方式，目前重点为基础教育服务，特别是为老区、少数民族地区、边远和贫困地区服务。,中国教育电视台承揽的“卫星电视教育网络改造项目”于2000年10月31日正式开播，这一项目的目的是建设网络教育卫星宽带多媒体传输平台。,清华大学的远程教育系统清华大学远程教育系统包括实时授课系统和基于