中国现代化远程教育网的建设与前景

当前，社会信息化程度已被看作一个国家现代化水平和综合国力的重要标志。而综合国力的竞争核心是智力的竞争，是决策能力的竞争，是人才开发利用的竞争。但是中国目前的教育模式还远远不能适应形势的需要。中国目前的高等教育模式主要有两种：一种是传统的校内课堂教育，这种教育模式需要大量的高水平教师和巨额资金，因此很难在近期大规模发展；另一种是传统的函授教育，但这种教育模式又很难保证教育质量。

    因此，中国迫切需要发展现代化远程教育，以解决上述矛盾，将中国沉重的人口负担变为人力资源的优势，这也是实现科教兴国，提高综合国力，保持社会经济持续稳定发展的重大举措。

１ 实现现代化远程教育的技术可行性

１．１ 通信网络

    近年来，邮电部门的光纤网发展迅猛，除了八纵八横的光纤骨干网外，本地网铺设的光纤已达３０万公里。另外，信息产业部已确定了２０００年信息基础设施的建设目标，将广泛采用１０Ｇｂｉｔ／ｓ及以上速率的光纤传输技术，以构成覆盖全国的宽带、高速、安全的光纤网络，因此能完全满足开放多媒体通信业务的要求。

     中国多媒体通信网ＩＰ网呈现快速发展势头。ＣＨＩＮＡＮＥＴ已有３１个网络骨干节点，已建成２７个省网。数字数据网和帧中继宽带网已覆盖全国９０％以上县，帧中继网一期工程已完成，还在２３个省会建立了ＡＴＭ交换节点。

以上通信网迅猛发展的现状，无疑为以现代信息技术为基础的多媒体远程教育的应用提供了良好的网络环境。

１．２ 中国教育科研网（ＣＥＲｎｅｔ）

    ＣＥＲｎｅｔ是教育部的教育科研信息网，也是国内四大计算机网之一，目前已建８个地区网络中心，连接近７０个城市、３５０所大学，约有３０万用户。而且不少校园网的速率已达１００Ｍｂｉｔ／ｓ，为交互式远程教育提供了必备的网络条件。

１．３ 基于分组的信息网

    ＩＰ网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、Ｉｎｔｒａｎｅｔ、ＬＡＮ）是基于分组化无连接的数据网络，下一代的宽带ＩＰ网将可能是一个ＩＰ优化光网络，因此，目前人们正在探索ＩＰ与ＡＴＭ、ＩＰ与ＳＤＨ、ＩＰ与ＤＷＤＭ相结合的方式，以构造新一代的网络架构，而远程医疗／教学／科研将作为该构架的远程操作应用。由于目前１０Ｍｂｉｔ／ｓ、１００Ｍｂｉｔ／ｓ以太网已经遍布大多数的企业、学校、机关，用户可以通过它接入到因特网上，从而大大扩大了远程教育的覆盖面。另外，通过ＩＰ网采用Ｈ．３２３终端将充分体现远程教育的交互性、实时性、双向性、多用性的特色。邮电部门已于１９９８年建成遍布全国的以１６９网为主体的ＩＰ网（窄带），为远程教育提供了灵活、经济的传送媒介。

１．４ 卫星教育通信网

     目前，中国教育电视台拥有３个Ｃ波段卫星转发器，根据远程教育卫星电视教育平台的改造方案，将采用Ｋｕ频段的数字压缩电视技术。改造后，一个同样带宽的转发器可以传送８套左右的电视节目，这样除传送３～４套数字压缩电视节目外，余下的转发器资源将用于今后的会议电视及远程教育业务，不再需要空间资源的投入，大大扩大了卫星电视网的功能，又考虑到与未来的直播电视相兼容。

２ 构建现代化远程教育网的基本原则

（１）充分利用现有的电信公用网，如ＡＴＭ网、ＩＰ网、ＤＤＮ及Ｎ－ＩＳＤＮ，重点依托宽带多媒体通信网作为传送平台。

（２）以卫星传送与ＣＥＲｎｅｔ相结合作为辅助方式。由于卫星网的覆盖面广，不受地理条件限制，对于老少边穷地区较适合，并可以采用交互式课堂授课方式，相关资料的检索及查询可采用与计算机网相结合的方式。

（３）要制定统一的远程教育系统设备的进网技术标准。由于现代化远程教育是一种视听多媒体业务，按照国际电联的相关标准，它属于多媒体会议型业务的一种应用，因此建议现代化远程教育应用采用Ｉ-ＴＵ－Ｔ的Ｈ．３２０、Ｈ．３２３标准，数据会议采用Ｔ．１２０系列标准，其中电子白板采用Ｔ．１２０标准，文件及文档传送采用Ｔ．１２７标准，应用程序共享采用Ｔ．１２８标准。当前采用的Ｎｅｔｍｅｅｔｉｎｇ应用必须过渡到Ｔ．１２６、Ｔ．１２７、Ｔ．１２８标准。卫星远程教育必须逐步由ＭＰＥＧ－２过渡到Ｈ．３２０、Ｈ．３２３、Ｔ．１２０标准，这样才能保证系统的兼容性。

３ 现代化远程教育系统

３．１ 大型多媒体远程教育系统

     该类型采用双向、交互、实时授课方式弥补了电大单向教学、函授辅导不足等缺陷，打破了时间和地域的限制，采用数据会议的Ｔ．１２０标准，教师利用交互式电子白板（挂墙式）进行授课，可以传送教师讲稿、文档资料。双方主机的应用程序共享。教师形象可自动跟踪并传送到对方，经编解码处理后显示在大型监视器上。接收端要发言的学生可以通过自己的话筒按键应用功能，相应的摄像机就会将其形象及语音传送到教师端。本系统利用多点控制单元（ＭＣＵ）实现多点教学，授课可以不固定在一个地点。远程教育的主机可以采用Ｈ．３２０终端（７６８ｋｂｉｔ／ｓ～１９２０ｋｂｉｔ／ｓ），也可以采用Ｈ．３２３终端（７６８ｋｂｉｔ／ｓ）。

３．２ 小型远程教育系统

    当学生人数较少时（几个人），可以采用较低速率（３８４ｋｂｉｔ／ｓ）带多点控制器（ＭＣ）、多点处理器（ＭＰ）的Ｈ．３２３终端，通过ＩＰ网实现远程教育，可以是点对点，也可以是群组式（少数端点组成的多点教学）。当有多个端点且学生为一个时，可以采用１２８ｋｂｉｔ／ｓ的Ｈ．３２３终端。

３．３ 检索查询式教育系统

     学生可通过１６３网、１６９网对教学服务器进行教学计划、考试成绩的查询及接收录取通知书，利用Ｅ－ｍａｉｌ提交作业供教师批改。其数据库可采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ，终端可采用具备Ｈ．３２４多媒体可视电话技术标准的ＰＣ机。

４ 现代化远程教育系统总体结构

４．１ 大型多媒体远程教育系统

    大型课堂式多媒体远程教育网以ＡＴＭ骨干网为主，卫星传输为辅，暂时解决不具备ＡＴＭ网的端点。需说明的是，在当前，两级ＭＣＵ的Ｔ．１２０数据功能的级联还存在相当困难。

４．２ 基于ＩＰ网的远程教育系统

    当前Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术革命正在深刻地改变传统的电信网体系，新一代电信网可能是以ＡＴＭ／ＩＰ，尤其是以ＩＰ为基础的分组化网络。因此，下一步的远程教育应基于ＩＰ网上采用Ｈ．３２３系统来实现。

（１）Ｈ．３２３技术的应用

    作为下一代多媒体通信平台的Ｈ．３２３标准代表视听多媒体应用的发展方向和潮流。Ｈ．３２３技术本身不完全是专门为会议电视设计的，却演变成为下一代多媒体通信的基石，而且主要运行在ＴＣＰ／ＩＰ协议之上，可实现许多与底层网络传输无关的多媒体应用，如视讯会议、多媒体远程操作（教育、医疗、监控）、ＩＰ电话／传真等；增加和修改上层基于ＩＰ的业务和应用时，无需对传输网络进行改造；对传输网络进行改造和升级时，也不会对上层的应用业务产生影响，上层多媒体应用业务可以无缝地过渡到新的网络平台上。

     该网络结构不会因为一个终端出现临时故障而影响到整个远程教育（会议）和网络，而Ｈ．３２０的主从星形汇接结构就可能因单点临时故障而影响网络运行不正常。

     Ｈ．３２３标准沿用Ｔ．１２０体系下的数据会议标准来实现数据应用（电子白板、文件传输、应用程序共享）。但它的数据应用是独立于Ｈ．３２３会话进行的，即数据信息无需经过Ｈ．２２５复用过程，而是直接在ＴＣＰ或ＵＤＰ开放单独信道，故不会占用Ｈ．３２３视音频带宽，可从每秒几千比特到数兆或数十兆比特可调，对传送远程教育的大文件及内容丰富的高质量图文信息、电子白板的应用，具有突出的优势。对于Ｈ．３２０系统的Ｔ．１２０数据信道，需占用部分视频信道带宽，且Ｔ．１２０带宽最高只能为３８４ｋｂｉｔ／ｓ。

（２）网络结构

     基于ＩＰ网的远程教育系统网络结构，其系统可采用３８４ｋｂｉｔ／ｓ～７６８ｋｂｉｔ／ｓ速率的Ｈ．３２３终端。听课人数可在２０～３０人左右，教室分布在ＬＡＮ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、Ｉｎ-ｔｒａｎｅｔ网上。通过ＡＴＭ骨干网实现它们之间的互连，通过网关可与Ｎ－ＩＳＤＮ的Ｈ．３２０终端互通。

４．３ 多点广播模式远程教育系统

    多点广播模式是一种很有实用性的远程教育方式，它遵循ＲＦＣ１１１２协议。

４．３．１ 多点广播模式的优点

（１）远程教育系统的终端不受限

    由于Ｈ．３２３终端多数应用的网络结构属于总线型结构，每个Ｈ．３２３终端通过ＬＡＮ网卡挂在网络上，多点广播将一个ＩＰ包广播到需要这个包的各站点上，这样保证了一个多媒体数据流只在一个网段上移动，从而避免了无目的广播带来的广播风暴。

（２）可节省网络带宽

     用于多点广播功能时，在一条总线上传送数据流，故无论多少个授／听课站点，也只占用一路音视频信号带宽，不占用过多的网络带宽资源。

（３）功能较强

    支持电子白板、文件传送、应用程序共享、主席控制等功能。

４．３．２ 多点广播远程教育的功能

（１）设置主授课站点广播后，该站点终端自动弹出“ＣＨＡＩＲ”界面的授课者控制，教师可看到听课站点名单。

（２）举手功能（递小纸条功能），听课站点可在本端终端界面输入任意文字，传送到授课站点，在不影响广播的前提下进行文字交流（显示在屏幕上）。

（３）听课终端可提出广播自己音频的申请，教师同意后，方可进行广播。

（４）在授课时，任何站点可观看到教师的图像，而收听另一站点的发言。

（５）各站点可实现数据共享功能。

４．３．３ 网络结构

    多点广播可在不同类型局域网上配置３８４ｋｂｉｔ／ｓ速率的Ｈ．３２３终端。终端可以是桌面型也可以是会议型。课堂人数随终端配置而定（１～１０人）。授课站点终端内置ＭＣ，并以多点广播传送模式来完成授课内容。

５ 终端设备的技术规范

５．１ 大型多媒体远程教育系统

    该系统的端站主要由终端主机、外接设备、ＭＣＵ及网络管理系统组成。

   （１）终端系统

    .符合Ｈ．３２０标准，基于开放式ＰＣ平台和Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统；

     .符合Ｈ．２６１／Ｈ．２６３标准；

     .支持Ｔ．１２０、高速Ｔ．１２０（Ｈ－ＭＬＰ），符合Ｔ．１２６（多点静态图像和注释规范）、Ｔ．１２７（多点二值文件传输规范）、Ｔ．１２８（应用程序共享规范）；

     .具有对静止图像的抓拍功能。

  （２）外接设备

    .电子白板，随写随传（延时小于１ｓ）；

    .图文摄像；

    .摄像机、教师端应具有自动跟踪性能，学生端应具有话筒按键应用功能。

  （３）多点控制单元（ＭＣＵ）

    .支持Ｈ．２３１、Ｈ．２４３标准；

    .支持Ｔ．１２０／高速Ｔ．１２０标准；

    .支持Ｈ．２８１标准（远端摄像机控制规程）。

（４）网络管理系统

    .支持ＳＮＭＰ协议、支持Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ４．０的操作系统；

    .可检测远端各终端及ＭＣＵ的状态，并进行故障判断；

     .可对终端进行远端呼叫及拆线，并能进行直接或号码呼叫；

     .可检测端口状态、传输速率、故障信息；

     .可对终端设备进行闭环检测，以确认终端和线路工作是否正常。

５．２ 基于ＩＰ／多点广播的远程教育系统

  （１）终端主机设备

    .符合Ｈ．３２３ｖ２／Ｈ．３２３ｖ３的会议型及桌面型终端，其速率为３８４ｋｂｉｔ／ｓ～７６８ｋｂｉｔ／ｓ可调以及３８４ｋｂｉｔ／ｓ；

    .符合Ｈ．２６１／Ｈ．２６３标准；

    .符合ＲＦＣ１１１２协议；

     .符合Ｔ．１２０及快速Ｔ．１２０规范。（２）网关

     .能提供Ｈ．３２０与Ｈ．３２３之间视音频及数据协议转换；

     .符合Ｈ．２４６标准。

（３）网闸

     能进行地址转换、带宽控制、呼叫鉴权。

６ 结束语

    随着中国电信业务市场从以语音为主的通信服务向以数据为主的信息服务的转移，以及在１０年间基本达到多媒体交互式业务的网络服务的战略转移来看，交互式多媒体远程教育的前景非常可观。

    现代化的远程教育是一个全国性的庞大系统工程，需要得到信息产业部、广播电视总局、教育部的大力支持。随着中国信息基础设施的迅速发展以及宽带光纤网络的全面建设，远程教学的运营费用将大大降低，从而将极大地推动基于宽带ＡＴＭ网络的远程教育业务的发展。而基于ＩＰ的多媒体远程教育将彻底突破时空限制，能提供多形式、多功能、全方位的教学服务，是远程教学的发展方向。

（收稿日期：１９９９－０９－０９）

[摘要] 文章在简述现代化远程教育的重要性和可行性的基础上，探讨了基本的系统构建原则，介绍了几种现代化远程教育系统及其总体结构，以及相关系统设备的技术规范。

[关键词] 远程教育 多媒体通信 多点广播

[Abstract] Ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｄ-ｅｒｎｉｚｅｄ ｒｅｍｏｔｅ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｎｄ ｆｅａｓｉ-ｂｌｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｂａ-ｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｓｕｃｈ ａ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｏｄ-ｅｒｎｉｚｅｄ ｒｅｍｏｔｅ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅｉｒ ｇｅｎｅｒａｌ ａｒｃｈｉｔｅｃ-ｔｕｒａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ－ ｅ-ｑｕｉｐｍｅｎｔ－ｒｅｌａｔｅｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｐｅｃ-ｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ．

[Keywords] Ｒｅｍｏｔｅ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉ-ａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ