丁 靜，姚文亮

(沈陽工程學院 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，也使得計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字電視、通信技術(shù)進行了緊密地融合。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，特別是在高校學生工作日漸深入的情況下，利用IPTV不僅可以為學生提供更多的信息，為教師提供混合的教學手段，同時也可以通過監(jiān)測學生的網(wǎng)絡(luò)行為，掌握學生的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)，更好地為學生的學習和生活提供優(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、通訊、多媒體控制等多種技術(shù)于一體的，為師生提供教學、會議、學術(shù)報告等多種交互式數(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；教學音視頻；社團活動直播、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個部分構(gòu)成：

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

2)多媒體節(jié)目傳送，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流媒體的傳送。目前學校園區(qū)多數(shù)實現(xiàn)樓與樓之間光纖入戶，樓宇內(nèi)雙絞線傳輸速率也可達百兆，同時校園內(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?，為了能完成傳輸過程，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，但是有算法復雜度高、費用高的缺點。相比前兩種技術(shù)，AVS具有效率高，算法復雜度低等優(yōu)點，同時由于它是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的編碼技術(shù)，因此費用很低廉，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，而不要等整個壓縮文件下載到自己的計算機上才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。該技術(shù)先在使用者端的計算機上創(chuàng)建一個緩沖區(qū)，在播放前預先下一段數(shù)據(jù)作為緩沖，在網(wǎng)路實際連線速度小于播放所耗的速度時，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中的課程視頻點播、學術(shù)報告、社團活動、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，但它們并不適合實時傳輸。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：實時流協(xié)議 RTSP(Real-Time Streaming Protocol)、實時傳輸協(xié)議 RTP(Real-Time Transport Protocol)和實時控制協(xié)議 RTCP(Real-Time ControlProtocol)［4］，每個協(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)、組播實現(xiàn)技術(shù)、數(shù)字內(nèi)容保護等，同時需要考慮數(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、時事新聞報道、學校會議為主；而以電視節(jié)目、視頻更新為輔，突出的是學校教學、娛樂資源的學習性和實用性。校園 IPTV的分層結(jié)構(gòu)要適度，層次不能太多也不能少，以沈陽工程學院為例，結(jié)合校園需求，將IPTV分為4個層次：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，可對學校師生進行認證、計費和業(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、機頂盒等方式實現(xiàn)與校園IPTV的連接使用。

5 校園IPTV的應(yīng)用

前多數(shù)學校都擁有自己的網(wǎng)絡(luò)電視臺、視頻會議室、多媒體錄制間、利用 IPTV分層框架，在每層中運用已選的關(guān)鍵技術(shù)來搭建校園IPTV。校園IPTV網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖3所示。

圖3 校園IPTV網(wǎng)絡(luò)拓撲

其中服務(wù)器包括視頻格式轉(zhuǎn)換服務(wù)器、教學資源存儲器、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校網(wǎng)絡(luò)電視臺、現(xiàn)代教育技術(shù)中心等單位進行錄制和后期制作，利用網(wǎng)絡(luò)中心的存儲設(shè)備進行流媒體存儲，提供點播功能?？梢圆捎肧CSI硬盤視頻服務(wù)器或用SAS硬盤進行存儲，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)用實例

沈陽工程學院自建設(shè)校園 IPTV后，經(jīng)過不斷的實踐與摸索，使得校園IPTV在學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生學習和娛樂的需要，同時通過管理后臺數(shù)據(jù)庫，對視頻瀏覽進行了必要的統(tǒng)計分析，掌握學生瀏覽IPTV視頻的動態(tài)，并將統(tǒng)計信息反饋給學生管理部門，達到了監(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為學生提供了豐富的電視節(jié)目。由于學生宿舍區(qū)沒有接入有線電視，學生看電視節(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)帶來擁塞又花費大量的流量，為此有些學生不得不放棄一些重要的新聞及活動資訊。利用IPTV電視節(jié)目轉(zhuǎn)播為學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，在學生管理上起到了重要的作用。這使得學生業(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

高校大學生思維方式具有獨立化、個性化的特點，其學習狀態(tài)也隨著思維方式的改變而改變。因此只有掌握當今大學生目前想學習的內(nèi)容、學習狀態(tài)、學習規(guī)律、行為方式，才能正確地對其進行引導以及提供更豐富的學習內(nèi)容。學院重點專業(yè)的資源課程在IPTV下開設(shè)，使得學生可以挑選和定制自己喜歡的課程，有利于多學科的學習和融合。

6.3 提供學院重要新聞會議、知識講座、社團活動等

將學院重要新聞會議、知識講座、社團活動利用IPTV技術(shù)提供給學生，配合學生的管理工作，規(guī)定學生在特定時間、不限地點集體參與和學習，促使學生充分利用課余時間，關(guān)注重要的政治活動，豐富了業(yè)余生活。這些都使得學生管理工作在利用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)計與監(jiān)控，將行為統(tǒng)計反饋給學生管理部門，有利于掌握學生一段時間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)行為，以此對學生進行教育與督導。

IPTV網(wǎng)絡(luò)行為其中采集到的內(nèi)容有：

①用戶IP，即學生登陸使用的IP地址；

②影片名，即學生觀看內(nèi)容名；

③開始時間，即學生登陸IPTV平臺開始時間，以小時為記錄單位；

④停止時間，學生退出IPTV平臺時間，以小時為記錄單位；

⑤播放時長，觀看此次內(nèi)容的時間長度，以分鐘為記錄單位。

表1是沈陽工程學院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時到8時之間，登錄IPTV平臺觀看了影片《前任攻略》，在線時長為104 min。將此信息反饋到自控系學生工作處，由教師對信息進行篩選與記錄，備入學生行為檔案。通過半學期或1學期的統(tǒng)計，基本上掌握該學生的IPTV行為軌跡，從而決定是否對其行為進行引導糾正。

表1 網(wǎng)絡(luò)行為監(jiān)控

沈陽工程學院自2008年建設(shè)校園 IPTV以來，在學生管理工作中取得的成果顯著，特別是在對學生集體進行活動的把握上，學生工作人員能夠高效地、充分地利用IPTV掌握學生動態(tài)，營造學習氛圍，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致的出口帶寬緊張的壓力。隨著IPTV技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)進一步提高高校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，是打造學習型社會的一種創(chuàng)新模式。結(jié)合學生的行為預測和管理，IPTV技術(shù)在學生管理工作中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

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

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

3)指導學生業(yè)余活動。目前學生的網(wǎng)絡(luò)在線時間多用來收看電影或參加網(wǎng)絡(luò)游戲，用于學習的時間極少。通過IPTV對學習資源及各種類型的視頻資源進行整合，使學習者可以更加便捷地根據(jù)個人需要有選擇地學習、娛樂，有了更大的思考空間和學習自由度，進而改變學習習慣。通過IPTV對電視節(jié)目轉(zhuǎn)播、學院大型活動直播、社團活動錄播等形式，對學生的業(yè)余活動進行引導，帶動學生參加更有意義的團體活動，改變學生的一些不良上網(wǎng)行為。

4)凸顯了個性化服務(wù)與選擇。現(xiàn)有的教學模式一定程度上可以認為是靜態(tài)教學，尚未實現(xiàn)“因人施教和因材施教”。對學習者學習效果的評價手段單一，學習課程基本相同，和國外開放大學的個性化教學差異較大。通過IPTV可運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對每個學習者的個人資料和學習情況實現(xiàn)完整的記錄，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)上學習記錄，統(tǒng)計學生觀看內(nèi)容的比例情況，分析多數(shù)學生目前的網(wǎng)絡(luò)行為，為個性化教學提供了確實有效的實現(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，促進學生管理工作的信息化與高效化，不僅為學生提供更豐富的教學內(nèi)容，而且可以通過網(wǎng)絡(luò)行為監(jiān)控學生的整體行為，掌握學生整體行為動態(tài)，充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)手段在學生學習和生活中的作用。

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