第三章远程教育技术系统的结构与模式.
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第三章 远程教育技术系统的 结构与模式
学习目标
• 1、掌握远程教育技术系统的基本构成，能够对一个实 际的远程教育技术系统的结构与功能进行分析。 • 2、了解远程教育技术系统中涉及的信息处理技术与 信息传输技术及其在远程教育中的应用形式与功能。 • 3、理解现代远程教育三种技术模式的特点，能够对 一个实际的远程教育系统的技术模式进行分析。
（三）流媒体技术
• 优点:
– 顺序流式文件是放在标准HTTP 或 FTP服 务器上,易于管理，基本上与防火墙无关。
• 缺点:
– 顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要 求的视频，如：讲座、演说与演示。它也不 支持现场广播，严格说来，它是一种点播技 术。 –
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（三）流媒体技术
• 2.实时流式传输
– 实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连 接匹配，使媒体可被实时观看到。实时流与 HTTP流式传输不同，他需要专用的流媒体 服务器与传输协议。
• 在Microsoft的有关文档中ASP被描述为：一个 服务器端的脚本环境，可以生成和运行动态的、 交互的、高性能的Web服务器应用程序。ASP 是目前公认的建立Windows NT动态站点最好 的工具。
（二） 网络信息发布技术
– Java Server Pages（简称JSP）
• JSP是SUN公司推出的类似于微软ASP的服务 器端技术，它具有ASP的所有功能。 • 由于它是基于JAVA虚拟机的，在大多数JSP引 擎上使用的编程语言是JAVA（也有一些 JSP/Servlet容器支持使用其他的编程语言来编 写JSP，例如Resin，它支持JAVA和 Javascript作为编程语言），所以可扩展性和 可移植性很好，支持大多数系统平台。
• 现代远程教育中涉及的关键信息技术按 照功能来划分可以分为：
– 信息处理技术 – 信息传输技术
一、远程教育中的信息处 理技术
• （一）多媒体数据压缩编码技术 • （二）网络信息发布技术
（一）多媒体数据压缩编 码技术
• 衡量一种压缩技术的好坏主要综合考虑三个指标：
– 压缩比要大； – 算法要简单，压缩/解压缩速度快，能够满足实时性要求； – 压缩损失要少，即解压缩的效果要好。
（二） 网络信息发布技术
• IP组播：利用一种协议将IP数据包从一个源传 送到多个目的地，将信息的拷贝发送到一组地 址，到达所有想要接收它的接收者处。 • 同单播（unicast）和广播（broadcast）相比， 组播效率非常高，因为任何给定的链路至多用 一次，可以节省网络带宽和资源。
（二） 网络信息发布技术
知识结构
第一节 远程教育技术系统 的基本结构
• 远程教育的技术系统就是远程教育系统的软硬 件系统。 • 从工程实践的角度来看，远程教育系统大体上 可以由通信网络、终端设备和教学资源等三部 分组成 。 • 通信系统和终端设备构成了远程教育系统的硬 件基础，教学资源则是远程教育系统的软件基 础。
远程教育技术系统的结构
（二） 网络信息发布技术
– 另外还有一些WEB交互技术，例如JDBC和 RAD。
• JDBC是Java数据库接口，它使得Java程序与 数据库连接更为容易。 • RAD （Rapid Application Development）工具 的主要特点是具有图形开发界面和可视计算技 术的支持，它有几十种代表性的工具，比如 IntraBuilder、PowerBuilder。
（二） 网络信息发布技术
• 3、IP组播技术
– 网络平台上开发了各种业务，如 E-mail 、 Telnet、FTP、WWW等业务，这些都是点 到点的数据传输； – 在 Internet 上开视频会议、听现场音乐会、 看实况转播等，这些是点到多点或多点到多 点 的 数 据 传 输 ， 需 要 采 用 IP 组 播 （ IP multicast）通信技术。
• 是Internet的传统服务之一。 • FTP使用户能在两个联网的计算机之间传输文件，它 是Internet最主要的传递文件方法。
（二） 网络信息发布技术
• 2、Web交互技术
– 通用网关接口（CGI，Common Gate Interface） – Active Server Pages （简称ASP）
三、教学资源
• 教学资源是远程教育系统的核心内容。 • 教学资源为远程学习创设一个虚拟的课 堂环境，提供学生学习的材料，管理学 习活动，以及给出学生学习结果的评价 等等。
– 例如：供学生学习的丰富的教学材料，对教 学活动进行组织管理和对教学成果进行评价 的软件系统等等都属于教学资源的范畴。
第二节 远程教育中的信息技术
（三）流媒体技术
• 与传统媒体不同之处:
– 流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将 开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流 随时传送随时播放，只是在开始时有一些延 迟。 – 例如:两个人传递看书
（三）流媒体技术
• 特点
– 1）流媒体的数据文件体积小; – 2）流媒体最显著的特征是“边下载，边播 放”.
二、终端设备
• 功能：
– 接收教学信息以供学生学习； – 对教学信息进行加工、处理，以满足教学的需要；
– 作为一个网络的接入端口将教学信息发送至网上， 供其他用户使用。
• 远程教育系统的终端设备主要是负责教育信息 的处理、传播和接收工作。
二、终端设备
• 常见的终端设备：
– 计算机，电视机，手机，PDA，电子书包等
– – – – – 互联网多媒体新闻发布 在线直播 视频点播 远程教育 实时视频会议等
（三）流媒体技术
• 实现流式传输有两种方法：
– 实时流式传输（Realtime streaming） – 顺序流式传输（progressive streaming）
（三）流媒体技术
• 1.顺序流式传输
– 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可 观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的 那部分，而不能跳到还未下载的前头部分，顺序流式 传输不象实时流式传输在传输期间根据用户连接的速 度做调整。 – 由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，也 不需要其他特殊协议，它经常被称作HTTP流式传输。
（三）流媒体技术
– 实时流式传输需要特定服务器，如QuickTime
Streaming Server、RealServer与Windows Media Server。这些服务器允许你对媒体发送进行更
多级别的控制，因而系统设置、管理比标准 HTTP服务器更复杂。 – 实时流式传输还需要特殊网络协议，如：RTSP (Realtime Streaming Protocol)或MMS (Microsoft Media Server)。
– 组播环境里，不论网络中的用户数目有多少，服务 器发出的一个视频流，由网络中的路由器或交换器 同时复制出n个视频流，广播到每个用户，仅需 1.5Mbit/s的带宽。
（二） 网络信息发布技术
• 单播与组播的区别：
（二） 网络信息发布技术
• IP组播的特点和优势：
– 能够有效地节省网络带宽和资源，管理网络的增容 和控制开销，大大减轻发送服务器的负荷，从而高 性能地发送信息。 – 组播传送的信息能同时到达用户端，时延小，且网 络中的服务器不需要知道每个客户机的地址。 – IP组播技术有效地解决了单点发送到多点、多点发 送到多点的问题，实现了IP网络中点到多点的高效 数据传送，能够有效地节约网络带宽、降低网络负 载，基于IP组播技术可以很好地开展流媒体、视频 等各种宽带增值业务。
（三）流媒体技术
• 目前，流媒体技术广泛的应用于多媒体 新闻发布、在线直播、网络广告、电子 商务、视频点播、远程教育、远程医疗、 网络电台、实时视频会议等互联网信息 服务的方方面面。流媒体技术的应用将 为网络信息交流带来革命性的变化，同 时也给现代远程教育带来了新的机遇。
（三）流媒体技术
• 1 流媒体的概念
• 国际标准化组织（ISO）、国际电子学委员会 （IEC）、国际电信协会（ITU）等国际组织，领导 制定了三个有关多媒体数据压缩编码的国际标准：① JPEG标准，②H.261，③MPEG标准。 • 静态图像压缩标准 JPEG 是适用于彩色和单色多灰度 或连续色调静止图像的数字压缩国际标准。 • 视听通信编码标准H.261标准全称为“Video Code for Audio-Visual Services at p*64kbit/s （p=1~30）”，它具有覆盖整个ISDN（综合业务数 字网）基群信道的功能，适合于有会话业务的活动图 象压缩编码，广泛应用于会议电视和可视电话。
• 即用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需 经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。
（三）流媒体技术
• 优越性
– 免除了长时间等待的痛苦 – 文件体积小,节约了存储空间,及对带宽的要 求 – 能实现网络实时广播,实时多点广播 – 可以实现多媒体的集成(SMIL)
（三）流媒体技术
• 流媒体的应用
• 数据压缩的技术核心是压缩算法，目前常用的压缩方 法有两类：
– 无损失压缩（又称冗余压缩法或熵编码法），主要用于文本 和数据压缩，典型的有Huffman算法、游程编码。 – 有损失压缩（熵压缩法），主要用于图像和声音的压缩，常 用的有模型编码、矢量量化、子带编码等，如用于静态图像 压缩的JPEG
（一）多媒体数据压缩编 码技术
一、通信网络
• 通信网络处于系统的中心位置
• 远程教育的通信网络几经变迁，从广播电视教 育——网络教育——移动教育
• 目前，现代远程教育技术系统的通信网络是一 个融合了卫星广播网、计算机网络、有线电视 网以及邮电通讯网的综合网络系统。
– 为了支持信息量极大的多媒体学习材料的传递，在 条件允许的情况下采用宽带网络系统是最佳选择。
（一）多媒体数据压缩编 码技术
• 动态图像压缩编码标准MPEG公布了多个版本， 其中 MPEG－4的压缩率可以超过100倍，且 仍保有极佳的音质和画质；它更适合于交互式 AV服务及远程监控。
– 今后MPEG-4可能应用于多媒体电脑、掌上电脑、 网络电视、远程视频监控、视频会议和可视电话等 范围，具有广泛的适应性和可扩展性。 – 目前，MPEG专家组又推出了专门支持多媒体信息 且基于内容检索的编码方案MPEG－7及多媒体框 架标准MPEG－21。
• 单播与组播的区别：
– 单播环境里，视频服务器依次送出n个信息流，由 网络中的用户接收，共需要n*1.5Mbit/s的带宽；
• 例如：服务器处于10Mbit/s的以太网内，6~7个信息流 就占满了带宽；若在一个高速的以太网里，最多只能容纳 250~300个1.5Mbit/s的视频流，所以服务器与主机接口 间的容量是一个巨大的瓶颈。
（二） 网络信息发布技术
• 1、WWW与FTP技术
– WWW技术
• 在现代的远程教育中都运用WWW技术来发布 多媒体的课件、教学信息 • 学习者可以通过浏览多媒体页面进行学习， WWW还提供了“传统的”Internet服务，比 如Telnet、FTP、E-mail和Usenet News等。
– 文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）
– 是指在Internet/Intranet中使用流式传输技术 的连续媒体，如：音频、视频或多媒体文件。 – 流媒体实现的关键技术就是流式传输。 – 采用流媒体技术，能够有效地突破低比特率接 入Internet方式下的带宽瓶颈，克服文件下载 传输方式的不足，实现多媒体信息在Internet 上的流式传输。
（二） 网络信息发布技术
– 另外还有一些WEB交互技术，例如JDBC和 RAD。
• JDBC是Java数据库接口，它使得Java程序与 数据库连接更为容易。 • RAD （Rapid Application Development）工具 的主要特点是具有图形开发界面和可视计算技 术的支持，它有几十种代表性的工具，比如 IntraBuilder、PowerBuilder。
（三）流媒体技术
• 顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片 头、片尾和广告， • 由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的， 这种方法保证电影播放的最终质量。 • 对通过调制解调器发布短片段，顺序流式传输 显得很实用，它允许用比调制解调器更高的数 据速率创建视频片段。尽管有延迟，毕竟可让 你发布较高质量的视频片段。
学习目标
• 1、掌握远程教育技术系统的基本构成，能够对一个实 际的远程教育技术系统的结构与功能进行分析。 • 2、了解远程教育技术系统中涉及的信息处理技术与 信息传输技术及其在远程教育中的应用形式与功能。 • 3、理解现代远程教育三种技术模式的特点，能够对 一个实际的远程教育系统的技术模式进行分析。
（三）流媒体技术
• 优点:
– 顺序流式文件是放在标准HTTP 或 FTP服 务器上,易于管理，基本上与防火墙无关。
• 缺点:
– 顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要 求的视频，如：讲座、演说与演示。它也不 支持现场广播，严格说来，它是一种点播技 术。 –
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（三）流媒体技术
• 2.实时流式传输
– 实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连 接匹配，使媒体可被实时观看到。实时流与 HTTP流式传输不同，他需要专用的流媒体 服务器与传输协议。
• 在Microsoft的有关文档中ASP被描述为：一个 服务器端的脚本环境，可以生成和运行动态的、 交互的、高性能的Web服务器应用程序。ASP 是目前公认的建立Windows NT动态站点最好 的工具。
（二） 网络信息发布技术
– Java Server Pages（简称JSP）
• JSP是SUN公司推出的类似于微软ASP的服务 器端技术，它具有ASP的所有功能。 • 由于它是基于JAVA虚拟机的，在大多数JSP引 擎上使用的编程语言是JAVA（也有一些 JSP/Servlet容器支持使用其他的编程语言来编 写JSP，例如Resin，它支持JAVA和 Javascript作为编程语言），所以可扩展性和 可移植性很好，支持大多数系统平台。
• 现代远程教育中涉及的关键信息技术按 照功能来划分可以分为：
– 信息处理技术 – 信息传输技术
一、远程教育中的信息处 理技术
• （一）多媒体数据压缩编码技术 • （二）网络信息发布技术
（一）多媒体数据压缩编 码技术
• 衡量一种压缩技术的好坏主要综合考虑三个指标：
– 压缩比要大； – 算法要简单，压缩/解压缩速度快，能够满足实时性要求； – 压缩损失要少，即解压缩的效果要好。
（二） 网络信息发布技术
• IP组播：利用一种协议将IP数据包从一个源传 送到多个目的地，将信息的拷贝发送到一组地 址，到达所有想要接收它的接收者处。 • 同单播（unicast）和广播（broadcast）相比， 组播效率非常高，因为任何给定的链路至多用 一次，可以节省网络带宽和资源。
（二） 网络信息发布技术
知识结构
第一节 远程教育技术系统 的基本结构
• 远程教育的技术系统就是远程教育系统的软硬 件系统。 • 从工程实践的角度来看，远程教育系统大体上 可以由通信网络、终端设备和教学资源等三部 分组成 。 • 通信系统和终端设备构成了远程教育系统的硬 件基础，教学资源则是远程教育系统的软件基 础。
远程教育技术系统的结构
（二） 网络信息发布技术
– 另外还有一些WEB交互技术，例如JDBC和 RAD。
• JDBC是Java数据库接口，它使得Java程序与 数据库连接更为容易。 • RAD （Rapid Application Development）工具 的主要特点是具有图形开发界面和可视计算技 术的支持，它有几十种代表性的工具，比如 IntraBuilder、PowerBuilder。
（二） 网络信息发布技术
• 3、IP组播技术
– 网络平台上开发了各种业务，如 E-mail 、 Telnet、FTP、WWW等业务，这些都是点 到点的数据传输； – 在 Internet 上开视频会议、听现场音乐会、 看实况转播等，这些是点到多点或多点到多 点 的 数 据 传 输 ， 需 要 采 用 IP 组 播 （ IP multicast）通信技术。
• 是Internet的传统服务之一。 • FTP使用户能在两个联网的计算机之间传输文件，它 是Internet最主要的传递文件方法。
（二） 网络信息发布技术
• 2、Web交互技术
– 通用网关接口（CGI，Common Gate Interface） – Active Server Pages （简称ASP）
三、教学资源
• 教学资源是远程教育系统的核心内容。 • 教学资源为远程学习创设一个虚拟的课 堂环境，提供学生学习的材料，管理学 习活动，以及给出学生学习结果的评价 等等。
– 例如：供学生学习的丰富的教学材料，对教 学活动进行组织管理和对教学成果进行评价 的软件系统等等都属于教学资源的范畴。
第二节 远程教育中的信息技术
（三）流媒体技术
• 与传统媒体不同之处:
– 流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将 开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流 随时传送随时播放，只是在开始时有一些延 迟。 – 例如:两个人传递看书
（三）流媒体技术
• 特点
– 1）流媒体的数据文件体积小; – 2）流媒体最显著的特征是“边下载，边播 放”.
二、终端设备
• 功能：
– 接收教学信息以供学生学习； – 对教学信息进行加工、处理，以满足教学的需要；
– 作为一个网络的接入端口将教学信息发送至网上， 供其他用户使用。
• 远程教育系统的终端设备主要是负责教育信息 的处理、传播和接收工作。
二、终端设备
• 常见的终端设备：
– 计算机，电视机，手机，PDA，电子书包等
– – – – – 互联网多媒体新闻发布 在线直播 视频点播 远程教育 实时视频会议等
（三）流媒体技术
• 实现流式传输有两种方法：
– 实时流式传输（Realtime streaming） – 顺序流式传输（progressive streaming）
（三）流媒体技术
• 1.顺序流式传输
– 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可 观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的 那部分，而不能跳到还未下载的前头部分，顺序流式 传输不象实时流式传输在传输期间根据用户连接的速 度做调整。 – 由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，也 不需要其他特殊协议，它经常被称作HTTP流式传输。
（三）流媒体技术
– 实时流式传输需要特定服务器，如QuickTime
Streaming Server、RealServer与Windows Media Server。这些服务器允许你对媒体发送进行更
多级别的控制，因而系统设置、管理比标准 HTTP服务器更复杂。 – 实时流式传输还需要特殊网络协议，如：RTSP (Realtime Streaming Protocol)或MMS (Microsoft Media Server)。
– 组播环境里，不论网络中的用户数目有多少，服务 器发出的一个视频流，由网络中的路由器或交换器 同时复制出n个视频流，广播到每个用户，仅需 1.5Mbit/s的带宽。
（二） 网络信息发布技术
• 单播与组播的区别：
（二） 网络信息发布技术
• IP组播的特点和优势：
– 能够有效地节省网络带宽和资源，管理网络的增容 和控制开销，大大减轻发送服务器的负荷，从而高 性能地发送信息。 – 组播传送的信息能同时到达用户端，时延小，且网 络中的服务器不需要知道每个客户机的地址。 – IP组播技术有效地解决了单点发送到多点、多点发 送到多点的问题，实现了IP网络中点到多点的高效 数据传送，能够有效地节约网络带宽、降低网络负 载，基于IP组播技术可以很好地开展流媒体、视频 等各种宽带增值业务。
（三）流媒体技术
• 目前，流媒体技术广泛的应用于多媒体 新闻发布、在线直播、网络广告、电子 商务、视频点播、远程教育、远程医疗、 网络电台、实时视频会议等互联网信息 服务的方方面面。流媒体技术的应用将 为网络信息交流带来革命性的变化，同 时也给现代远程教育带来了新的机遇。
（三）流媒体技术
• 1 流媒体的概念
• 国际标准化组织（ISO）、国际电子学委员会 （IEC）、国际电信协会（ITU）等国际组织，领导 制定了三个有关多媒体数据压缩编码的国际标准：① JPEG标准，②H.261，③MPEG标准。 • 静态图像压缩标准 JPEG 是适用于彩色和单色多灰度 或连续色调静止图像的数字压缩国际标准。 • 视听通信编码标准H.261标准全称为“Video Code for Audio-Visual Services at p*64kbit/s （p=1~30）”，它具有覆盖整个ISDN（综合业务数 字网）基群信道的功能，适合于有会话业务的活动图 象压缩编码，广泛应用于会议电视和可视电话。
• 即用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需 经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。
（三）流媒体技术
• 优越性
– 免除了长时间等待的痛苦 – 文件体积小,节约了存储空间,及对带宽的要 求 – 能实现网络实时广播,实时多点广播 – 可以实现多媒体的集成(SMIL)
（三）流媒体技术
• 流媒体的应用
• 数据压缩的技术核心是压缩算法，目前常用的压缩方 法有两类：
– 无损失压缩（又称冗余压缩法或熵编码法），主要用于文本 和数据压缩，典型的有Huffman算法、游程编码。 – 有损失压缩（熵压缩法），主要用于图像和声音的压缩，常 用的有模型编码、矢量量化、子带编码等，如用于静态图像 压缩的JPEG
（一）多媒体数据压缩编 码技术
一、通信网络
• 通信网络处于系统的中心位置
• 远程教育的通信网络几经变迁，从广播电视教 育——网络教育——移动教育
• 目前，现代远程教育技术系统的通信网络是一 个融合了卫星广播网、计算机网络、有线电视 网以及邮电通讯网的综合网络系统。
– 为了支持信息量极大的多媒体学习材料的传递，在 条件允许的情况下采用宽带网络系统是最佳选择。
（一）多媒体数据压缩编 码技术
• 动态图像压缩编码标准MPEG公布了多个版本， 其中 MPEG－4的压缩率可以超过100倍，且 仍保有极佳的音质和画质；它更适合于交互式 AV服务及远程监控。
– 今后MPEG-4可能应用于多媒体电脑、掌上电脑、 网络电视、远程视频监控、视频会议和可视电话等 范围，具有广泛的适应性和可扩展性。 – 目前，MPEG专家组又推出了专门支持多媒体信息 且基于内容检索的编码方案MPEG－7及多媒体框 架标准MPEG－21。
• 单播与组播的区别：
– 单播环境里，视频服务器依次送出n个信息流，由 网络中的用户接收，共需要n*1.5Mbit/s的带宽；
• 例如：服务器处于10Mbit/s的以太网内，6~7个信息流 就占满了带宽；若在一个高速的以太网里，最多只能容纳 250~300个1.5Mbit/s的视频流，所以服务器与主机接口 间的容量是一个巨大的瓶颈。
（二） 网络信息发布技术
• 1、WWW与FTP技术
– WWW技术
• 在现代的远程教育中都运用WWW技术来发布 多媒体的课件、教学信息 • 学习者可以通过浏览多媒体页面进行学习， WWW还提供了“传统的”Internet服务，比 如Telnet、FTP、E-mail和Usenet News等。
– 文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）
– 是指在Internet/Intranet中使用流式传输技术 的连续媒体，如：音频、视频或多媒体文件。 – 流媒体实现的关键技术就是流式传输。 – 采用流媒体技术，能够有效地突破低比特率接 入Internet方式下的带宽瓶颈，克服文件下载 传输方式的不足，实现多媒体信息在Internet 上的流式传输。
（二） 网络信息发布技术
– 另外还有一些WEB交互技术，例如JDBC和 RAD。
• JDBC是Java数据库接口，它使得Java程序与 数据库连接更为容易。 • RAD （Rapid Application Development）工具 的主要特点是具有图形开发界面和可视计算技 术的支持，它有几十种代表性的工具，比如 IntraBuilder、PowerBuilder。
（三）流媒体技术
• 顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片 头、片尾和广告， • 由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的， 这种方法保证电影播放的最终质量。 • 对通过调制解调器发布短片段，顺序流式传输 显得很实用，它允许用比调制解调器更高的数 据速率创建视频片段。尽管有延迟，毕竟可让 你发布较高质量的视频片段。