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摘要:本文从IPTV的概念、技术特点、关键技术和系统构成出发,论述了基于校园网的IPTV在高校外语教学中的应用优势和需要注意的问题。
关键词:高校;IPTV;外语教学
一、IPTV概述
1.中美IPTV发展现状
目前我国已进入计算机(Computer)、通信(Communication)、消费类电子产品(ConsumerEleetronies)和内容(Content)融合发展的4C时代。电信网、电视网、互联网网络融合也己写入“十一五”规划,IPTV作为网络及业务融合的一种重要表现形式而受到市场的追捧。截至2007年底,IPTV用户规模已达到114.2万户。国内IPTV设备提供商主要是UT斯达康、中兴通讯等。中兴推出了基于AVS的IPTV业务解决方案,并首先在大连IPTV工程项目上得以商用;UT斯达康则发布了国内首款真正意义上与大规模现网商用的IPTV系统实现互联互通的第三方机顶盒——1058机顶盒。这些,无疑为IPTV的健康、规模化的发展奠定了技术基础。
美国IPTV的发展主要是以Verizon和AT&T公司为主。Verizon公司推出的IPTV有两种,一种称为FiOSTV,它采用光纤传输,发展形势比较好。据统计,到2007年7月FiOSTV业务的范围已经覆盖了美国16个州的1700个社区。另一种IPTV方式是在Verizon公司在FiOSTV光线到不了的地区推出的在ADSL上的套餐服务,包括电话服务、高速上网和70多个互动电视频道。AT&T公司对新建小区全部采用GPON光纤到户的接入方式,推出了品牌为“U-Verse”的高清晰IPTV业务,提供新型高附加值应用。目前,这项业务的用户已达280万个。
2.IPTV的应用领域及概念
IPTV是基于互联网的,而且业务范围是比较广的。目前其应用领域主要有:广电行业-互联网电台、电视台、宽带视频点播(VOD), 企业视频资讯平台——音视频信息发布平台,教育行业——音视频教学,政府机构——音视频电子政务,小区——点播电影、网上学习、医疗保健,军队、医疗x、电力——现场演习、手术、调度等的音视频存储和同步监看等等。可以说,IPTV伴随着人们每天的生活。
从IPTV的应用领域来看,IPTV是集多种技术于一体的新技术。因此,IPTV(Internet Protocol Television)即交互式网络电视,是一种利用宽带有限电视网,集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体,向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。
二、基于校园网的IPTV的系统构成
1.IPTV的关键技术
IPTV的技术有音视频编解码技术、流媒体传送技术、宽带接入网络技术、IP机顶盒技术等,其中关键的技术是IP组播技术。考虑IPTV的业务特性,要求网络环境支持IP组播。在视频传输中,IP组播技术有其独特的优越性——在组播网络中,即使用户数量成倍增长,主干带宽不需要随之增加,这样可以大大降低网络运营商的投资成本。
组播是一种允许一个或多个发送者(组播源)发送单一的数据包到多个接收者(一次的,同时的)的网络技术。组播源把数据包发送到特定组播组,而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。组播可以大大节省网络带宽,因为无论有多少个目标地址,在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。它提高了数据传送效率,减少了主干网出现拥塞的可能性。组播组中的主机可以是在同一个物理网络,也可以来自不同的物理网络(如果有组播路由器的支持)。其网络模型如图1所示:
2.基于校园网的IPTV系统的实现
校园IPTV网络电视系统一般由前端、控制端和终端三个部分组成。如图2所示:
(1)前端设计。前端主要由VTR、DVD机、卫星接收器、电视机、录音机、摄像机和视音频采集卡组成。采集卡负责将VTR、DVD机等设备传输的信号进行A/D转换,然后再输入控制端。一般情况下,采集卡使用一卡六路信号即可。注意:在接收卫星和电视信号的时候还要加上分配器和解码器。
(2)控制端设计。控制端是整个系统的核心部分,主要是由视音频编码工作站、NAS存储设备和视频直播点播设备构成。
视音频编码工作站负责对采集卡送来的视音频信号进行编辑。视音频编码工作站采用MPEG-4流媒体技术对两路信号进行数字编码压缩,实时编码生成Divx格式的MPEG-4流媒体数据,可以设定组播或者单播的网络协议方式在校园网传送,实现电视节目的实时网络转播功能,供用户在电脑、电视等终端设备进行收看。此外,由于网络电视节目转播是实时转播,教师和学生往往在工作或学习时间无法观看,影响到相关资源的使用,因此,高端系统还会配置网络录播服务器,录制的AVI文件兼容Windows MP、RealPlay等播放器,并能够直接倒入非线编系统进行编辑,方便师生按实际需要对特定电视频道内容进行网络录制保存,在事后进行观看或者作为教学课件素材使用。
NAS(Network Attached Storage),网络附属存储,是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心,以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。按字面简单说就是连接在网络上, 具备资料存储功能的装置,因此也称为“网络存储器”。NAS存储设备是一种专用数据存储服务器。它以数据为中心,将存储设备与服务器彻底分离,集中管理数据,从而释放带宽、提高性能、降低总拥有成本、保护投资;其成本远远低于使用服务器存储,而效率却远远高于服务器。
视音频直播点播设备和NAS存储设备可以整合到一起。当音视频编码工作站将编码好的内容存储到NAS设备中的时候,终端就可以通过视音频直播点播设备观看节目。
一般情况下,校园的IPTV还要在存储器中设置防火墙,禁止外网访问。
(3)终端设计。用户终端电脑性能要求:CPU≥P3/1.0G,内存≥128M,10-100M网卡,可在所有安装了DirectX 9和Divx解码器软件的Windows操作系统上收看使用。在使用时,用户从校园网下载一个插件,安装在用户终端上,然后就可以观看多套画面清晰的电视节目了。
网络电视在校园网上的传送通常采用组播方式(单播因占用太多带宽较少使用),供用户在电脑终端或者利用IP机顶盒接收观看,并提供本地实时录制节目内容的功能。IPTV节目编码系统一般具有设定节目转播的时间延后功能,以方便审查,防止境外卫星电视内容可能带有反动或其他不良内容,引起不良影响。
三、高校外语教学的改革和IPTV在高校外语教学中的优势
1.高校外语教学改革的重点与趋势
长期以来,高校的外语教学都是以教师在课堂讲授为主,教学内容枯燥,形式单一,学生缺少听和说的机会,严重制约了教学水平的提高。多媒体在教学中的应用,丰富了课堂教学的内容与形式,提高了教学效果,具有传统教学模式无法比拟的优势。IPTV作为一种新的实时性的音视频技术手段,已经初步与教学融合,必将在教育领域得到广泛应用,尤其是在外语教学中。教师通过IPTV网络电视系统能实时接收到高质量的、最新的国内外教学素材,并将其引进外语教学中。
2.IPTV在高校外语教学中的优势
将IPTV引入高校是教育的一次变革,也是教育教学发展的需要,尤其是在高校外语教学中,IPTV的功能是很明显的。IPTV应用于高校外语教学有如下功能:
(1)教学直播功能:将讲座或会议等教学现场实况用某一个频道进行实况转播,并提供远程双向互动会议功能,延时时间不超过1秒,校内有电视和网络的地方,都可以实时观看这些活动的现场实况。将IPTV引入到课堂实时教学之中,能够进行实时的国外频道外语听力的理解训练,而且能够通过系统调用远程课件,丰富教学资源。
(2)教学素材渠道:网络电视系统建立后,利用卫星接收各国电视节目,将其转成数字信号通过网络进行实时发送,教师和学生可以利用电脑或者电视进行观看。系统能够实时接收汉、英、法、德、西、日、韩、阿拉伯语等多个语种的节目,可以实现卫星外语、中文电视频道在校园网上的播放和录制,为学生自主学习,为教师备课和采录播放式教学创造了便利的条件。网络电视还具有录制与预录制功能,教师可以根据需要自行录制所需视频资料,将其作为教学资源,为学校开展多媒体教学提供了更加丰富的音视频素材来源。
(3)外语朗读教学:学校可以在多媒体教室中安装英语早读多媒体课件,通过IPTV系统可以进行有计划的、统一的学生早读远程教学,有步骤地引导学生的外语阅读,提高学生阅读能力。
(4)娱乐功能:转播国内外多个有线频道节目和国外卫星频道节目,满足广大师生的课余电视娱乐需求。
3.IPTV在大连外国语大学的应用实例
大连外国语大学的IPTV于2008年3月10日开始试播,此系统是大连市高校第一家技术成熟、设备完善、高品质的 IPTV 系统,是全国范围内大规模组播协议校园网应用的首例;大连外国语大学IPTV系统在节目播出质量、应用范围、节目丰富性等方面处于国内领先地位,较好地解决了收看电视节目的难题。
在频道的设置上,根据多年来卫星外语节目的积累经验,有侧重地挑选了包括国内上星频道节目的 30余套节目,传送的13套外语节目包括9个语种,在选取外语类频道的时候征询了相关教学单位的意见,切合外语教学需求,让广大师生能够及时收看语言对象国的电视节目,营造良好的外语学习语境;同时较好地解决了小语种视听教学资料的收集问题,在各教研室即可通过授权在 PC 终端进行实时、高清晰的电视节目录制。使节目的播出更有针对性,更好地为师生教学服务。
大连外国语大学的IPTV直播系统采用组播方式下载电视节目,信号稳定且节省带宽,千余台电脑同时并发,也不会造成网络拥堵。而且信号的传输质量高,延迟不超过1秒钟。此外,大连外国语大学还通过自办频道、自拍节目等方式,利用IPTV这个平台宣传校园文化建设。
四、IPTV应用于高校外语教学应注意的问题
1.构建全方位资源
从目前情况来看,IPTV主要应用在节目的传输方面,而且大部分是外语科目的应用,在其他科目中应用较少,应用方式和领域有待拓展。另外,互动是IPTV的核心概念,但是在应用过程中,只有个别学校实现了IPTV的交互功能,还远远没有充分发挥IPTV固有的优势。对于互动功能应用较少,还需要进一步探讨研究。另外,网络环境与条件、不同协议之间的通用性、有关政策法规、资源共享条件等都或多或少地影响着IPTV的拓展使用。
2.结合教学实际,因地制宜的应用
在建立网络电视系统的时候,优先考虑采用基于DSP技术的音视频编码、非PC架构、纯硬件采集与编码压缩的系统方案,因为它具有功耗低、性能稳定、便于升级扩容等突出优点。
网络电视系统建立之后,如果电视线路和网络线路不出现问题,一般运行稳定。但是,存在一个比较突出的问题,就是录制的格式只能是H.264,在终端需要安装一个播放器,否则就无法观看,造成很大不便。录制格式最好能够兼容MWV、Media player等常用播放形式,以方便教学和娱乐。
3.卫星电视加密、版权和网络电视收费
用于教学的节目主要来源于国外卫星电视节目,但有些频道是加密的,根本无法转播,这就限制了IPTV视频点播功能的实现。此外,在转播某套节目之前还要考虑到节目的版权和收费问题。
参考文献
[1]逯进元.中国IPTV产业前景研究[D].北京:北京交通大学,2007
[2]高风吉.国内外FTTH/IPTV的发展[J].世界宽带网络,2008,3:80～81
[3]安旺国,刑耀东.基于校园网络电视的学习环境设计与实现[J].现代教育技术,2008,7:97～100
[4]李孟庭.IPTV网络电视在高校中的组建[EB/OL].http://www.ccedu.com.cn/Article/ShowInfo.asp?ID=2955/2008-04-11
To construct the foreign language teaching IPTV ofbased on campus network
Meng Xianxiang, Wang Jian
Liaoning normal university, Dalian,116081,China
Abstract:As the starting point to the concept of IPTV, technical characteristics, key technology and system frame in the paper, todiscuss the on campus network based on the IPTV foreign language teaching in universities in the application of strengths and needs attention.
Key words:universities;IPTV; foreign language teacthing
关键词:高校;IPTV;外语教学
一、IPTV概述
1.中美IPTV发展现状
目前我国已进入计算机(Computer)、通信(Communication)、消费类电子产品(ConsumerEleetronies)和内容(Content)融合发展的4C时代。电信网、电视网、互联网网络融合也己写入“十一五”规划,IPTV作为网络及业务融合的一种重要表现形式而受到市场的追捧。截至2007年底,IPTV用户规模已达到114.2万户。国内IPTV设备提供商主要是UT斯达康、中兴通讯等。中兴推出了基于AVS的IPTV业务解决方案,并首先在大连IPTV工程项目上得以商用;UT斯达康则发布了国内首款真正意义上与大规模现网商用的IPTV系统实现互联互通的第三方机顶盒——1058机顶盒。这些,无疑为IPTV的健康、规模化的发展奠定了技术基础。
美国IPTV的发展主要是以Verizon和AT&T公司为主。Verizon公司推出的IPTV有两种,一种称为FiOSTV,它采用光纤传输,发展形势比较好。据统计,到2007年7月FiOSTV业务的范围已经覆盖了美国16个州的1700个社区。另一种IPTV方式是在Verizon公司在FiOSTV光线到不了的地区推出的在ADSL上的套餐服务,包括电话服务、高速上网和70多个互动电视频道。AT&T公司对新建小区全部采用GPON光纤到户的接入方式,推出了品牌为“U-Verse”的高清晰IPTV业务,提供新型高附加值应用。目前,这项业务的用户已达280万个。
2.IPTV的应用领域及概念
IPTV是基于互联网的,而且业务范围是比较广的。目前其应用领域主要有:广电行业-互联网电台、电视台、宽带视频点播(VOD), 企业视频资讯平台——音视频信息发布平台,教育行业——音视频教学,政府机构——音视频电子政务,小区——点播电影、网上学习、医疗保健,军队、医疗x、电力——现场演习、手术、调度等的音视频存储和同步监看等等。可以说,IPTV伴随着人们每天的生活。
从IPTV的应用领域来看,IPTV是集多种技术于一体的新技术。因此,IPTV(Internet Protocol Television)即交互式网络电视,是一种利用宽带有限电视网,集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体,向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。
二、基于校园网的IPTV的系统构成
1.IPTV的关键技术
IPTV的技术有音视频编解码技术、流媒体传送技术、宽带接入网络技术、IP机顶盒技术等,其中关键的技术是IP组播技术。考虑IPTV的业务特性,要求网络环境支持IP组播。在视频传输中,IP组播技术有其独特的优越性——在组播网络中,即使用户数量成倍增长,主干带宽不需要随之增加,这样可以大大降低网络运营商的投资成本。
组播是一种允许一个或多个发送者(组播源)发送单一的数据包到多个接收者(一次的,同时的)的网络技术。组播源把数据包发送到特定组播组,而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。组播可以大大节省网络带宽,因为无论有多少个目标地址,在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。它提高了数据传送效率,减少了主干网出现拥塞的可能性。组播组中的主机可以是在同一个物理网络,也可以来自不同的物理网络(如果有组播路由器的支持)。其网络模型如图1所示:
2.基于校园网的IPTV系统的实现
校园IPTV网络电视系统一般由前端、控制端和终端三个部分组成。如图2所示:
(1)前端设计。前端主要由VTR、DVD机、卫星接收器、电视机、录音机、摄像机和视音频采集卡组成。采集卡负责将VTR、DVD机等设备传输的信号进行A/D转换,然后再输入控制端。一般情况下,采集卡使用一卡六路信号即可。注意:在接收卫星和电视信号的时候还要加上分配器和解码器。
(2)控制端设计。控制端是整个系统的核心部分,主要是由视音频编码工作站、NAS存储设备和视频直播点播设备构成。
视音频编码工作站负责对采集卡送来的视音频信号进行编辑。视音频编码工作站采用MPEG-4流媒体技术对两路信号进行数字编码压缩,实时编码生成Divx格式的MPEG-4流媒体数据,可以设定组播或者单播的网络协议方式在校园网传送,实现电视节目的实时网络转播功能,供用户在电脑、电视等终端设备进行收看。此外,由于网络电视节目转播是实时转播,教师和学生往往在工作或学习时间无法观看,影响到相关资源的使用,因此,高端系统还会配置网络录播服务器,录制的AVI文件兼容Windows MP、RealPlay等播放器,并能够直接倒入非线编系统进行编辑,方便师生按实际需要对特定电视频道内容进行网络录制保存,在事后进行观看或者作为教学课件素材使用。
NAS(Network Attached Storage),网络附属存储,是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心,以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。按字面简单说就是连接在网络上, 具备资料存储功能的装置,因此也称为“网络存储器”。NAS存储设备是一种专用数据存储服务器。它以数据为中心,将存储设备与服务器彻底分离,集中管理数据,从而释放带宽、提高性能、降低总拥有成本、保护投资;其成本远远低于使用服务器存储,而效率却远远高于服务器。
视音频直播点播设备和NAS存储设备可以整合到一起。当音视频编码工作站将编码好的内容存储到NAS设备中的时候,终端就可以通过视音频直播点播设备观看节目。
一般情况下,校园的IPTV还要在存储器中设置防火墙,禁止外网访问。
(3)终端设计。用户终端电脑性能要求:CPU≥P3/1.0G,内存≥128M,10-100M网卡,可在所有安装了DirectX 9和Divx解码器软件的Windows操作系统上收看使用。在使用时,用户从校园网下载一个插件,安装在用户终端上,然后就可以观看多套画面清晰的电视节目了。
网络电视在校园网上的传送通常采用组播方式(单播因占用太多带宽较少使用),供用户在电脑终端或者利用IP机顶盒接收观看,并提供本地实时录制节目内容的功能。IPTV节目编码系统一般具有设定节目转播的时间延后功能,以方便审查,防止境外卫星电视内容可能带有反动或其他不良内容,引起不良影响。
三、高校外语教学的改革和IPTV在高校外语教学中的优势
1.高校外语教学改革的重点与趋势
长期以来,高校的外语教学都是以教师在课堂讲授为主,教学内容枯燥,形式单一,学生缺少听和说的机会,严重制约了教学水平的提高。多媒体在教学中的应用,丰富了课堂教学的内容与形式,提高了教学效果,具有传统教学模式无法比拟的优势。IPTV作为一种新的实时性的音视频技术手段,已经初步与教学融合,必将在教育领域得到广泛应用,尤其是在外语教学中。教师通过IPTV网络电视系统能实时接收到高质量的、最新的国内外教学素材,并将其引进外语教学中。
2.IPTV在高校外语教学中的优势
将IPTV引入高校是教育的一次变革,也是教育教学发展的需要,尤其是在高校外语教学中,IPTV的功能是很明显的。IPTV应用于高校外语教学有如下功能:
(1)教学直播功能:将讲座或会议等教学现场实况用某一个频道进行实况转播,并提供远程双向互动会议功能,延时时间不超过1秒,校内有电视和网络的地方,都可以实时观看这些活动的现场实况。将IPTV引入到课堂实时教学之中,能够进行实时的国外频道外语听力的理解训练,而且能够通过系统调用远程课件,丰富教学资源。
(2)教学素材渠道:网络电视系统建立后,利用卫星接收各国电视节目,将其转成数字信号通过网络进行实时发送,教师和学生可以利用电脑或者电视进行观看。系统能够实时接收汉、英、法、德、西、日、韩、阿拉伯语等多个语种的节目,可以实现卫星外语、中文电视频道在校园网上的播放和录制,为学生自主学习,为教师备课和采录播放式教学创造了便利的条件。网络电视还具有录制与预录制功能,教师可以根据需要自行录制所需视频资料,将其作为教学资源,为学校开展多媒体教学提供了更加丰富的音视频素材来源。
(3)外语朗读教学:学校可以在多媒体教室中安装英语早读多媒体课件,通过IPTV系统可以进行有计划的、统一的学生早读远程教学,有步骤地引导学生的外语阅读,提高学生阅读能力。
(4)娱乐功能:转播国内外多个有线频道节目和国外卫星频道节目,满足广大师生的课余电视娱乐需求。
3.IPTV在大连外国语大学的应用实例
大连外国语大学的IPTV于2008年3月10日开始试播,此系统是大连市高校第一家技术成熟、设备完善、高品质的 IPTV 系统,是全国范围内大规模组播协议校园网应用的首例;大连外国语大学IPTV系统在节目播出质量、应用范围、节目丰富性等方面处于国内领先地位,较好地解决了收看电视节目的难题。
在频道的设置上,根据多年来卫星外语节目的积累经验,有侧重地挑选了包括国内上星频道节目的 30余套节目,传送的13套外语节目包括9个语种,在选取外语类频道的时候征询了相关教学单位的意见,切合外语教学需求,让广大师生能够及时收看语言对象国的电视节目,营造良好的外语学习语境;同时较好地解决了小语种视听教学资料的收集问题,在各教研室即可通过授权在 PC 终端进行实时、高清晰的电视节目录制。使节目的播出更有针对性,更好地为师生教学服务。
大连外国语大学的IPTV直播系统采用组播方式下载电视节目,信号稳定且节省带宽,千余台电脑同时并发,也不会造成网络拥堵。而且信号的传输质量高,延迟不超过1秒钟。此外,大连外国语大学还通过自办频道、自拍节目等方式,利用IPTV这个平台宣传校园文化建设。
四、IPTV应用于高校外语教学应注意的问题
1.构建全方位资源
从目前情况来看,IPTV主要应用在节目的传输方面,而且大部分是外语科目的应用,在其他科目中应用较少,应用方式和领域有待拓展。另外,互动是IPTV的核心概念,但是在应用过程中,只有个别学校实现了IPTV的交互功能,还远远没有充分发挥IPTV固有的优势。对于互动功能应用较少,还需要进一步探讨研究。另外,网络环境与条件、不同协议之间的通用性、有关政策法规、资源共享条件等都或多或少地影响着IPTV的拓展使用。
2.结合教学实际,因地制宜的应用
在建立网络电视系统的时候,优先考虑采用基于DSP技术的音视频编码、非PC架构、纯硬件采集与编码压缩的系统方案,因为它具有功耗低、性能稳定、便于升级扩容等突出优点。
网络电视系统建立之后,如果电视线路和网络线路不出现问题,一般运行稳定。但是,存在一个比较突出的问题,就是录制的格式只能是H.264,在终端需要安装一个播放器,否则就无法观看,造成很大不便。录制格式最好能够兼容MWV、Media player等常用播放形式,以方便教学和娱乐。
3.卫星电视加密、版权和网络电视收费
用于教学的节目主要来源于国外卫星电视节目,但有些频道是加密的,根本无法转播,这就限制了IPTV视频点播功能的实现。此外,在转播某套节目之前还要考虑到节目的版权和收费问题。
参考文献
[1]逯进元.中国IPTV产业前景研究[D].北京:北京交通大学,2007
[2]高风吉.国内外FTTH/IPTV的发展[J].世界宽带网络,2008,3:80～81
[3]安旺国,刑耀东.基于校园网络电视的学习环境设计与实现[J].现代教育技术,2008,7:97～100
[4]李孟庭.IPTV网络电视在高校中的组建[EB/OL].http://www.ccedu.com.cn/Article/ShowInfo.asp?ID=2955/2008-04-11
To construct the foreign language teaching IPTV ofbased on campus network
Meng Xianxiang, Wang Jian
Liaoning normal university, Dalian,116081,China
Abstract:As the starting point to the concept of IPTV, technical characteristics, key technology and system frame in the paper, todiscuss the on campus network based on the IPTV foreign language teaching in universities in the application of strengths and needs attention.
Key words:universities;IPTV; foreign language teacthing