丁 靜，姚文亮

(沈陽工程學(xué)院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心，遼寧 沈陽110136)

隨著高校校園網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備性能的不斷提高，實(shí)現(xiàn)校園百兆局域網(wǎng)的架設(shè)已經(jīng)變得輕而易舉。同時(shí)隨著近年來三網(wǎng)融合帶來的新產(chǎn)物IPTV的誕生，也使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字電視、通信技術(shù)進(jìn)行了緊密地融合。在硬件設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境雙向滿足的前提下，高校建設(shè)校園IPTV的技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，特別是在高校學(xué)生工作日漸深入的情況下，利用IPTV不僅可以為學(xué)生提供更多的信息，為教師提供混合的教學(xué)手段，同時(shí)也可以通過監(jiān)測學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)行為，掌握學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)，更好地為學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

1 校園IPTV

校園IPTV是IPTV技術(shù)結(jié)合校園網(wǎng)共同呈現(xiàn)的具有高校信息化建設(shè)特征的，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體教學(xué)、通訊、多媒體控制等多種技術(shù)于一體的，為師生提供教學(xué)、會議、學(xué)術(shù)報(bào)告等多種交互式數(shù)字媒體服務(wù)的平臺［1］。校園IPTV內(nèi)容包含電視節(jié)目直播、錄播；教學(xué)音視頻；社團(tuán)活動(dòng)直播、錄播；大型知識講座的直播、錄播；校園網(wǎng)游戲聯(lián)盟、學(xué)生原創(chuàng)視頻等。

2 校園IPTV系統(tǒng)框架

校園IPTV系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)由3個(gè)部分構(gòu)成：

1)服務(wù)端軟件，指在管理服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)流媒體的功能軟件，具有管理業(yè)務(wù)，控制操作響應(yīng)時(shí)間，提供付費(fèi)保證服務(wù)質(zhì)量，保護(hù)用戶信息安全等功能。

2)多媒體節(jié)目傳送，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流媒體的傳送。目前學(xué)校園區(qū)多數(shù)實(shí)現(xiàn)樓與樓之間光纖入戶，樓宇內(nèi)雙絞線傳輸速率也可達(dá)百兆，同時(shí)校園內(nèi)音視頻傳播通常使用校園網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此傳輸過程中，通常校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)對傳輸音視頻效果影響較小。

3)客戶端，具有音視頻的播放，消息的接收等功能，能夠完成接收、播放、上網(wǎng)、互動(dòng)及轉(zhuǎn)發(fā)IP音視頻，播放音視頻課件，收看視頻直播會議等項(xiàng)目。

其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 校園IPTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 校園IPTV關(guān)鍵技術(shù)

校園IPTV涉及的關(guān)鍵技術(shù)有音視頻編解碼技術(shù)、流媒體技術(shù)、流媒體傳輸技術(shù)等。

3.1 音視頻壓縮編碼技術(shù)

音視頻壓縮編碼技術(shù)是IPTV的關(guān)鍵技術(shù)之一，在IPTV的多媒體通信中占據(jù)著非常重要的地位。音視頻多媒體信息傳輸?shù)男畔⒘糠浅＞薮螅瑸榱四芡瓿蓚鬏斶^程，需要通過特定的音視頻編碼規(guī)則將多媒體文件和資料編碼成為適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髅襟w文件，當(dāng)流媒體被用戶客戶端接收后，用戶客戶端播放器將編碼過的流媒體數(shù)據(jù)還原成原始的音視頻數(shù)據(jù)資料，即音視頻解碼技術(shù)［2］。音視頻壓縮主要編碼技術(shù)有3種：MPEG-4、H.264、AVS。MPEG-4 和 H.264 具有較高的圖像效果，但是有算法復(fù)雜度高、費(fèi)用高的缺點(diǎn)。相比前兩種技術(shù)，AVS具有效率高，算法復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于它是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的編碼技術(shù)，因此費(fèi)用很低廉，但是其圖像效果較差。

3.2 流媒體技術(shù)

流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放上網(wǎng)站服務(wù)器，讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不要等整個(gè)壓縮文件下載到自己的計(jì)算機(jī)上才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。該技術(shù)先在使用者端的計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)，在播放前預(yù)先下一段數(shù)據(jù)作為緩沖，在網(wǎng)路實(shí)際連線速度小于播放所耗的速度時(shí)，播放程序就會取用一小段緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，這樣可以避免播放的中斷，也使得播放品質(zhì)得以保證［3］。MPEG、AVI、DVI、SWF、FLV 等都是適用于流媒體技術(shù)的媒體格式。校園 IPTV中的課程視頻點(diǎn)播、學(xué)術(shù)報(bào)告、社團(tuán)活動(dòng)、大型會議直播等方式也都是流媒體技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物。

3.3 流媒體傳輸技術(shù)

在傳輸過程中，HTTP和 FTP是Internet常用的兩種傳輸協(xié)議，但它們并不適合實(shí)時(shí)傳輸。目前適合媒體數(shù)據(jù)流的傳輸并保證傳輸?shù)腝os協(xié)議有3種：實(shí)時(shí)流協(xié)議 RTSP(Real-Time Streaming Protocol)、實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 RTP(Real-Time Transport Protocol)和實(shí)時(shí)控制協(xié)議 RTCP(Real-Time ControlProtocol)［4］，每個(gè)協(xié)議應(yīng)用于不同的場合。利用組播技術(shù)可以很好的解決校園IPTV業(yè)務(wù)中的流媒體傳輸問題，能更合理、有效地利用高?，F(xiàn)有的校園網(wǎng)絡(luò)資源，既能節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬及服務(wù)器資源，又能提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅芘c效率。

除了上述關(guān)鍵技術(shù)外，還有網(wǎng)絡(luò)分發(fā)技術(shù)、組播實(shí)現(xiàn)技術(shù)、數(shù)字內(nèi)容保護(hù)等，同時(shí)需要考慮數(shù)據(jù)內(nèi)容的存儲情況、硬盤的性能、服務(wù)器操作系統(tǒng)的性能等。

4 校園IPTV分層結(jié)構(gòu)

校園IPTV不同于普通家庭所使用的IPTV，它以多媒體教學(xué)、時(shí)事新聞報(bào)道、學(xué)校會議為主；而以電視節(jié)目、視頻更新為輔，突出的是學(xué)校教學(xué)、娛樂資源的學(xué)習(xí)性和實(shí)用性。校園 IPTV的分層結(jié)構(gòu)要適度，層次不能太多也不能少，以沈陽工程學(xué)院為例，結(jié)合校園需求，將IPTV分為4個(gè)層次：業(yè)務(wù)層、內(nèi)容層、網(wǎng)絡(luò)層、用戶層。校園IPTV分層結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 校園IPTV分層結(jié)構(gòu)

1)業(yè)務(wù)層。為校園IPTV提供業(yè)務(wù)管理和業(yè)務(wù)支撐，可對學(xué)校師生進(jìn)行認(rèn)證、計(jì)費(fèi)和業(yè)務(wù)受理，包括業(yè)務(wù)管理、網(wǎng)管系統(tǒng)、數(shù)字版權(quán)管理等。

2)內(nèi)容層。IPTV內(nèi)容制作與管理，包括內(nèi)容制作、內(nèi)容管理、流媒體服務(wù)、電子節(jié)目指南等。

3)網(wǎng)絡(luò)層。包括 Internet、校園骨干網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)接入方式等。

4)用戶層。通過PC、手機(jī)、機(jī)頂盒等方式實(shí)現(xiàn)與校園IPTV的連接使用。

5 校園IPTV的應(yīng)用

前多數(shù)學(xué)校都擁有自己的網(wǎng)絡(luò)電視臺、視頻會議室、多媒體錄制間、利用 IPTV分層框架，在每層中運(yùn)用已選的關(guān)鍵技術(shù)來搭建校園IPTV。校園IPTV網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示。

圖3 校園IPTV網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

其中服務(wù)器包括視頻格式轉(zhuǎn)換服務(wù)器、教學(xué)資源存儲器、視頻會議服務(wù)器。相關(guān)內(nèi)容制作、視頻會議直播主要由學(xué)校網(wǎng)絡(luò)電視臺、現(xiàn)代教育技術(shù)中心等單位進(jìn)行錄制和后期制作，利用網(wǎng)絡(luò)中心的存儲設(shè)備進(jìn)行流媒體存儲，提供點(diǎn)播功能?？梢圆捎肧CSI硬盤視頻服務(wù)器或用SAS硬盤進(jìn)行存儲，然后利用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CDN［5］通過骨干網(wǎng)絡(luò)分發(fā)到IP網(wǎng)絡(luò)用戶端。

6 IPTV在校園中的應(yīng)用實(shí)例

沈陽工程學(xué)院自建設(shè)校園 IPTV后，經(jīng)過不斷的實(shí)踐與摸索，使得校園IPTV在學(xué)生工作中起到了突出的作用。利用IPTV中豐富多彩的視頻滿足了學(xué)生學(xué)習(xí)和娛樂的需要，同時(shí)通過管理后臺數(shù)據(jù)庫，對視頻瀏覽進(jìn)行了必要的統(tǒng)計(jì)分析，掌握學(xué)生瀏覽IPTV視頻的動(dòng)態(tài)，并將統(tǒng)計(jì)信息反饋給學(xué)生管理部門，達(dá)到了監(jiān)控和管理的作用。

6.1 提供校園電視節(jié)目轉(zhuǎn)播、影視劇錄播

校園IPTV為學(xué)生提供了豐富的電視節(jié)目。由于學(xué)生宿舍區(qū)沒有接入有線電視，學(xué)生看電視節(jié)目及一些影視劇必須通過互聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)播或下載平臺，這將占用大量的出口帶寬，即給網(wǎng)絡(luò)帶來擁塞又花費(fèi)大量的流量，為此有些學(xué)生不得不放棄一些重要的新聞及活動(dòng)資訊。利用IPTV電視節(jié)目轉(zhuǎn)播為學(xué)生提供更方便的獲知渠道。通過監(jiān)控播放列表，發(fā)現(xiàn) IPTV對大型節(jié)目的轉(zhuǎn)播，在學(xué)生管理上起到了重要的作用。這使得學(xué)生業(yè)余生活集中在校園內(nèi)部，杜絕了逃課去校園周邊網(wǎng)吧的不良行為。這些校園IPTV內(nèi)容包括奧運(yùn)會開幕式、球賽、政治會議等。

6.2 提供資源課程視頻

高校大學(xué)生思維方式具有獨(dú)立化、個(gè)性化的特點(diǎn)，其學(xué)習(xí)狀態(tài)也隨著思維方式的改變而改變。因此只有掌握當(dāng)今大學(xué)生目前想學(xué)習(xí)的內(nèi)容、學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)規(guī)律、行為方式，才能正確地對其進(jìn)行引導(dǎo)以及提供更豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)院重點(diǎn)專業(yè)的資源課程在IPTV下開設(shè)，使得學(xué)生可以挑選和定制自己喜歡的課程，有利于多學(xué)科的學(xué)習(xí)和融合。

6.3 提供學(xué)院重要新聞會議、知識講座、社團(tuán)活動(dòng)等

將學(xué)院重要新聞會議、知識講座、社團(tuán)活動(dòng)利用IPTV技術(shù)提供給學(xué)生，配合學(xué)生的管理工作，規(guī)定學(xué)生在特定時(shí)間、不限地點(diǎn)集體參與和學(xué)習(xí)，促使學(xué)生充分利用課余時(shí)間，關(guān)注重要的政治活動(dòng)，豐富了業(yè)余生活。這些都使得學(xué)生管理工作在利用IPTV平臺后變得游刃有余、等心應(yīng)手。

6.4 網(wǎng)絡(luò)行為監(jiān)控

通過網(wǎng)絡(luò)行為的統(tǒng)計(jì)與監(jiān)控，將行為統(tǒng)計(jì)反饋給學(xué)生管理部門，有利于掌握學(xué)生一段時(shí)間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)行為，以此對學(xué)生進(jìn)行教育與督導(dǎo)。

IPTV網(wǎng)絡(luò)行為其中采集到的內(nèi)容有：

①用戶IP，即學(xué)生登陸使用的IP地址；

②影片名，即學(xué)生觀看內(nèi)容名；

③開始時(shí)間，即學(xué)生登陸IPTV平臺開始時(shí)間，以小時(shí)為記錄單位；

④停止時(shí)間，學(xué)生退出IPTV平臺時(shí)間，以小時(shí)為記錄單位；

⑤播放時(shí)長，觀看此次內(nèi)容的時(shí)間長度，以分鐘為記錄單位。

表1是沈陽工程學(xué)院IPTV提供的2014年3月的網(wǎng)絡(luò)行為監(jiān)控表。

以IP地址172.20.82.201為例，此學(xué)生位置在8舍2樓，屬于自控系女生宿舍。在2014年4月1日早6時(shí)到8時(shí)之間，登錄IPTV平臺觀看了影片《前任攻略》，在線時(shí)長為104 min。將此信息反饋到自控系學(xué)生工作處，由教師對信息進(jìn)行篩選與記錄，備入學(xué)生行為檔案。通過半學(xué)期或1學(xué)期的統(tǒng)計(jì)，基本上掌握該學(xué)生的IPTV行為軌跡，從而決定是否對其行為進(jìn)行引導(dǎo)糾正。

表1 網(wǎng)絡(luò)行為監(jiān)控

沈陽工程學(xué)院自2008年建設(shè)校園 IPTV以來，在學(xué)生管理工作中取得的成果顯著，特別是在對學(xué)生集體進(jìn)行活動(dòng)的把握上，學(xué)生工作人員能夠高效地、充分地利用IPTV掌握學(xué)生動(dòng)態(tài)，營造學(xué)習(xí)氛圍，減少了不良上網(wǎng)行為，特別是很大程度上緩解了下載影視劇而導(dǎo)致的出口帶寬緊張的壓力。隨著IPTV技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)進(jìn)一步提高高校IPTV的應(yīng)用范圍，例如在網(wǎng)絡(luò)游戲泛濫的趨勢下，如何營造健康的校園網(wǎng)絡(luò)游戲氛圍，是值得探索和思考的問題。

7 將IPTV應(yīng)用于高校的意義

隨著IPTV技術(shù)在高校中的應(yīng)用，IPTV已經(jīng)成為教育、文化的有效載體之一，豐富了現(xiàn)代教育的內(nèi)涵，延伸了現(xiàn)代教育的手段，是打造學(xué)習(xí)型社會的一種創(chuàng)新模式。結(jié)合學(xué)生的行為預(yù)測和管理，IPTV技術(shù)在學(xué)生管理工作中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)豐富了教學(xué)渠道。IPTV有利于對教學(xué)資源的整合，特別是擺脫了地域和時(shí)間的限制。如 IPTV具有遠(yuǎn)程教學(xué)和基礎(chǔ)教學(xué)手段，可滿足不同地區(qū)、不同年齡、不同層次的學(xué)習(xí)者的認(rèn)知要求，同時(shí)以圖、文、聲等多重方式吸引學(xué)習(xí)者的注意力，提高學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)者更容易掌握所學(xué)的知識，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性。

2)加強(qiáng)了師生交互［6］。IPTV的互動(dòng)性是最大的亮點(diǎn)。在教學(xué)過程中使學(xué)習(xí)者之間進(jìn)行相互交流，有效提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力和適應(yīng)社會的能力，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的全面發(fā)展。除了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)外，IPTV技術(shù)將會提高現(xiàn)代教育的互動(dòng)能力，不僅為現(xiàn)代教育提供了傳輸信息和促進(jìn)知識教育的技術(shù)環(huán)境，而且使學(xué)習(xí)主體在主動(dòng)構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)的同時(shí)，更自然地提高了人的素質(zhì)智能，創(chuàng)造了更加適合學(xué)生的教育環(huán)境。

3)指導(dǎo)學(xué)生業(yè)余活動(dòng)。目前學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)在線時(shí)間多用來收看電影或參加網(wǎng)絡(luò)游戲，用于學(xué)習(xí)的時(shí)間極少。通過IPTV對學(xué)習(xí)資源及各種類型的視頻資源進(jìn)行整合，使學(xué)習(xí)者可以更加便捷地根據(jù)個(gè)人需要有選擇地學(xué)習(xí)、娛樂，有了更大的思考空間和學(xué)習(xí)自由度，進(jìn)而改變學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過IPTV對電視節(jié)目轉(zhuǎn)播、學(xué)院大型活動(dòng)直播、社團(tuán)活動(dòng)錄播等形式，對學(xué)生的業(yè)余活動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，帶動(dòng)學(xué)生參加更有意義的團(tuán)體活動(dòng)，改變學(xué)生的一些不良上網(wǎng)行為。

4)凸顯了個(gè)性化服務(wù)與選擇。現(xiàn)有的教學(xué)模式一定程度上可以認(rèn)為是靜態(tài)教學(xué)，尚未實(shí)現(xiàn)“因人施教和因材施教”。對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的評價(jià)手段單一，學(xué)習(xí)課程基本相同，和國外開放大學(xué)的個(gè)性化教學(xué)差異較大。通過IPTV可運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對每個(gè)學(xué)習(xí)者的個(gè)人資料和學(xué)習(xí)情況實(shí)現(xiàn)完整的記錄，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)上學(xué)習(xí)記錄，統(tǒng)計(jì)學(xué)生觀看內(nèi)容的比例情況，分析多數(shù)學(xué)生目前的網(wǎng)絡(luò)行為，為個(gè)性化教學(xué)提供了確實(shí)有效的實(shí)現(xiàn)條件和途徑。

8 結(jié)語

通過校園IPTV提供豐富的寓教于樂的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生管理工作的信息化與高效化，不僅為學(xué)生提供更豐富的教學(xué)內(nèi)容，而且可以通過網(wǎng)絡(luò)行為監(jiān)控學(xué)生的整體行為，掌握學(xué)生整體行為動(dòng)態(tài)，充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)手段在學(xué)生學(xué)習(xí)和生活中的作用。

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