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從多媒體教學的角度談校園網的建設規劃
從多媒體教學的角度談校園網的建設規劃 [文章作者] 董國強 [文章來源] 空軍第四飛行學院 本文從實現現代教育手段的角度出發，結合本人的網絡建設實踐，闡明了以多媒體教學為主的校園網建設與規劃需要考慮哪些問題，作者認為，基于多媒體教學的校園網建設與規劃，不是一個簡單的多媒體網絡教室的建設，而是一個涉及從規劃設計到工程建設實踐以及信息資源建設的系統工程。一般從以下四個方面入手：制定系統網絡建設規劃；構筑合理網絡平臺；確定功能實現手段；解決多媒體信息源。并對每一部分的內容從實用角度進行了較為詳細的闡述。
關鍵詞：多媒體、校園網、規劃、設計
網絡多媒體教學系統，是校園網信息化建設的重要內容之一，也是現代教育技術發展的主導方向，隨著互連網技術和網絡軟硬件技術的不斷成熟，網上實現多媒體教學的技術手段也在不斷發展，內容也日臻完善，從現代教育技術的發展方向出發，多媒體教學的校園網建設與規劃需要考慮哪些問題，是校園網建設者非常關心的問題，本文就個人對此談一下個人體會 。
基于多媒體教學的校園網建設與規劃，不是一個簡單的多媒體網絡教室的建設，而是一個涉及從規劃設計到工程建設實踐以及信息資源建設的系統工程。一般從以下四個方面入手：制定系統網絡建設規劃；構筑合理網絡平臺；確定功能實現手段；解決多媒體信息源。下面進行簡要介紹。
制定系統網絡建設規劃
校園網的規劃設計，是實現網絡多媒體教學的基礎環節。在規劃設計中，應該重點考慮以下幾個方面。
本院校特點，明確網絡多媒體教學的需求。
每個院校無論從專業構成上，還是從地理分布上都有自己的特點，對于多媒體教學功能實現的需求也不相同。因此，在校園網建設的規劃中，應明確具體的要求，以此作為制定校園網建設規劃的前提。但總的來講，在需求方面與一般的計算機局比，也有一些共性的需求可以借鑒。
利用Internet/Intranet技術組網，實現Intranet網的基本功能和服務，比如，WWW、FTP、E-mail等；
采用Web/Server或Clint/Server技術實現以下功能。視頻廣播、視頻點播、視頻會議、實時視頻監控、遠程實時多媒體教學；
建設開發以下網絡多媒體制作使用環境：多媒體課件制作管理平臺、網絡多媒體教室、網絡虛擬實驗室等等 。
（參見附件1、校園網多媒體教學系統結構示意圖）
調查研究，掌握基礎規劃資料
在明確需求的同時，要通過調查研究，重點收集以下幾個方面的資料：
用戶分布情況：重點調查多媒體教學場所，辦公應用場所和實驗、實習室、教學樓的用戶分布情況。掌握各場所的信息點密度。
物理布局：通過調查用戶信息點的物理布局，為校園網的布線提供地理分布資料，便于合理確定校園網的主干、分支到桌面的布線方案，計算主干、支干網的流量。提供給方案設計者參考。并對需要重點實現的功能，提出具體詳細的技術要求。
用戶編制序列：用戶的編制序列是將來合理進行IP規劃、網段劃分、網絡配置和郵箱分配等技術規劃的依據。將來對重要多媒體教學、視頻傳輸場所的IP分配數量、網段用戶的歸屬、傳輸路由的確定有重要意義。
制定網絡工程建設方案
在明確需求的前提下，設計校園網的工程建設方案。方案應重點考慮多媒體教學的需要，通常情況下，滿足了多媒體教學的需求，網上的其它功能都可以得到充分的滿足。一個完整的校園網建設方案通常包括以下幾個方面的內容：
校園網的建設概述
其中包括建設的總體目標；實現的基本功能；網絡層次結構；標準與協議；IP、域名及設備命名規則；通信信道；設備選型原則等。
網絡工程建設方案
網絡工程建設方案中一般包括各期工程建設目標；網絡設計技術要求；主干網技術選擇；網絡布線方案；校園網拓撲結構；網絡設備選型；網絡操作系統選擇；工程建設實施計劃等內容。
4、應用系統開發和信息資源建設規劃
在應用系統開發和信息資源建設中，多媒體教學系統的實現，是其核心內容。一般應包括以下幾個方面：
網絡服務功能
主要用于開通WWW服務、FTP服務、E-MAIL服務和數據庫服務
應用系統
引進或開發以下應用系統。視頻廣播、視頻點播、視頻會議、實時視頻監控、遠程實時多媒體教學。
建設開發以下網絡多媒體開發制作使用環境：多媒體課件制作管理平臺、網絡多媒體教室、網絡虛擬實驗室。
3）信息資源 主要是指支持多媒體應用系統運行的數據源。它主要包括視頻點播音像庫、多媒體課件、電子教材、電子題庫、電子圖書等。
構筑合理的網絡平臺
網絡平臺的建設主要由四部分組成：主干技術、網絡布線、系統平臺、設備選型。
1、主干技術選擇
采用具有高服務質量（Qos）的網絡主干技術。目前，校園網主干主要采用四種技術，FDDI、ATM、交換式快速以太網和千兆以太網。ATM和千兆以太網對于多媒體有較高的服務質量，但從性能價格比上看，千兆網已經成為構成網絡主干的主流技術，它有足夠的帶寬和交換能力，可以兼容異構網的接入，保留原有網絡建設投資，并滿足多媒體教學的需要。
網絡布線
網絡布線是在園區內建筑物間或建筑群內，布設網絡傳輸線路，在園區網建設中，要求布線系統均采用符合國際標準的綜合布線系統，園區網中采用光纖、雙絞線的混合布線方式。
考慮到多媒體信號的傳輸，在布線系統的設計上，網絡主干、分支到用戶端有足夠的帶寬。帶寬的計算可以采取由桌面帶寬、分支帶寬到主干帶寬的估算方法，估算的依據可以參見附件2：（常用網絡通信業務的帶寬要求一覽表）
鑒于目前千兆網絡已經廣泛地運用在校園網中的實際情況，考慮到發展的需要，主干采用千兆主干已經是發展方向。 需要說明的是，隨著網絡用戶的不斷增加，線路帶寬只能是越來越緊張，因此，應該留有足夠的余量。建議有30--50%的富裕量。
網絡系統平臺的選擇 構建校園網的網絡系統平臺通常有三種，UNIX、Netware和Windows NT 。
UNIX在支持應用服務器方面功能最強，適合在已有眾多的局域網的情況下整合構建校園網，由它構建的局域網性能可靠最好，能夠提供不間斷的長時間的正常服務，安全性強，幾乎不感染病毒。該系統 的缺點是，系統命令眾多、操作界面眾多，技術管理比較復雜。
Netware的操作命令酷似DOS，在DOS環境下的多媒體應用程序可以不加修改地進入網絡，具有多級容錯技術和安全保密措施，作為支持應用服務的系統則不理想。
Windows NT在應用服務器方面略遜色于UNIX，其內嵌的網絡功能使連網方便，管理方便，用戶界面友好，能與多種網絡系統互連，但其連續工作的可靠性較UNIX差一些。
用戶應該根據自己的應用情況，選擇合適的網絡系統。
4、設備選型
設備選型主要包括交換設備、服務器、路由器選型、為了在校園網上順利地實現多媒體教學，對設備的選型通常應該掌握以下原則。
交換設備
采用高速網絡交換設備；選擇同一公司的產品集成方案；與已有局域網的交換設備兼容；采用具有二、三層交換功能的系統配套網絡設備；有組播功能的靈活配置。
服務器
作為校園網的關鍵設備，服務器應該具備速度高、存儲容量大、吞吐能力強、性能可靠、擴展性強、連網和管理功能強等特點。
按照結構分為單處理機、多處理機服務器；按照用途分為網絡服務器、數據庫服務器、文件打印服務器和專用服務器。用于多媒體教學的服務器大多屬于專用服務器。
從多媒體服務角度考慮，主要應對WWW服務器、視頻點播服務器、視頻監控服務器、課件庫服務器進行合理的選配。
WWW服務器：是網絡運行的核心服務器，通常兼作域名服務器、FTP服務器。訪問量大，根據學院規模大小，采用適合自己規模的服務器。通常，對于綜合性大學（3000-5000信息點）應該使用企業級的服務器。對于中型校園網（1000-3000信息點），可以采用部門級服務器和支持多CPU的頂級PC服務器。對于小型校園網（100-1000信息點）用戶，可以采用支持多CPU的頂級PC服務器。
視頻點播服務器：是用于網上用戶點播視頻節目的服務器，這種服務器要求速度快、容量大、可擴充能力強。實踐證明，目前視頻點播的速度瓶頸由兩個方面因素制約，一個是硬盤讀寫速度（請參照附件3，硬盤存儲介質所能支持的并發用戶一覽表），從表中看出，普通的IDE、SCIS，乃至磁盤陣列，所能支持的并發用戶最多不超過50個。為了解決這個問題，不同的廠家利用了紋理化技術研制出不同的點播軟件。有的軟件可以支持并發用戶達到300個甚至更多。由此可見，第二個瓶頸在于系統軟件本身；另外，服務器的內存容量要足夠大，條件允許的情況下可以考慮插滿服務器內存；硬盤速度要快、容量要足夠大最好采用磁盤陣列。就CPU的速度來說，普通頂級PC服務器可以滿足需要。實踐證明，對于點播用戶不多的局域網，利用速度較快、內存較大、硬盤較大的普通PC機做視頻點播服務器也是可行的。
視頻監控服務器、主要用于連接攝像頭和遙控云臺，通過網絡連接，監控重要的教學場所、進行網上廣播式的教學使用。一般情況下，監控服務器所處場所環境較差，為了提高工作的可靠性，通常采用工控機進行視頻信號采集，做視頻監控服務器使用，其配置要求不高（滿足監控系統軟件要求即可），但要求可靠性要好，最好配備ATX電源和UPS電源，方便進行遠程啟動計算機，和維持系統正常工作。
多媒體課件數據庫服務器，主要用于存儲多媒體課件，實現網上多媒體課件的資源共享，目前，用于存儲管理多媒體課件的數據庫應用最多的是SQL Server和Lotus/Domino數據庫。這兩種數據庫要求服務器的內存要足夠大，硬盤空間也要足夠大，運行速度要求高，適合多用戶的訪問需求。因此，大、中、小型院校，應該配備企業級、部門級或多CPU的PC服務器�？紤]到備份和發展的需要，應該留有足夠的內外存擴展空間。有條件的單位，還可以采用雙機熱備份和磁盤鏡像，以確保數據的安全和可靠性。
路由器的選型
由于目前中心交換機提供了二、三層交換功能，局域網內子網間的路由通過三層交換實現。路由器多用于廣域網的連接，有廣域網多媒體教學需求的校園網，在選擇路由器的時候，應該考慮其對于多媒體傳輸的支持，如對于先進的服務質量（QOS）的支持。對多服務語音/數據集成的支持。
確定實現功能手段
基于瀏覽器的開放式的INTRANET網絡技術，為多媒體（超文本）在網絡上的傳輸提供了豐富的實現手段。也為諸多網絡多媒體應用系統的運行，提供了可靠的工作平臺，因此，建議要在校園網上實現多媒體教學系統，必須在開發利用網絡系統平臺本身的多媒體功能前提下，開發引進應用系統。
充分利用網絡平臺的多媒體功能
WEB server功能
WWW是信息檢索和超文本技術的結合，WEB服務器把圖文信息組織成分布式的超文本，并用信息指針指向存有相關信息的服務器，使用戶可以方便地訪問這些信息。這些信息可以是視頻、音頻、圖象和文本文件，
2）利用瀏覽器/服務器結構，還可以開發出用于師生雙向交流的專題討論組，在討論組中可以通過WEB界面傳遞文本、圖象、聲音文件
3）E-MAIL、FTP功能
通過開發簡單的操作界面，將通用的郵件收發程序嵌入到有關的網絡應用軟件中，也可以為雙向多媒體教學和交流，提供便捷的交互手段。
4）NETMEETING功能
NETMEETING功能是通用WIN98操作系統中攜帶的雙向視頻會議組件，利用這一組件，雙方可以通過攝像頭和麥克風，實現兩人之間的可視通話，它還提供了在通話同時的白板交流功能，具有典型的網絡多媒體教學功能。
應用系統
應用系統是實現網路多媒體教學功能的核心組成部分，通常，用于多媒體教學的應用系統由如下系統組成：
多媒體課件制作管理平臺
該平臺應該囊括以下幾部分內容：多媒體信息源及錄入；對視頻信息源的非線性編輯；硬件視頻壓縮與傳輸；動畫、圖文的制作與編輯；多媒體課件的制作與存儲；對以上內容的綜合系統管理。
網絡多媒體教室
網絡多媒體教室內，可以使教員、學員通過校園網或內部子網，實現教室內部多媒體課件的廣播、點播和師生間的雙向交流，多用戶同時調用多媒體課件庫中的電子讀物和課件，
網絡虛擬實驗室
網絡虛擬實驗室與以上具體的多媒體教室不同，學生在網絡上，通過計算機中的應用系統所顯示的實驗環境，進行各種模擬實驗系統可以自動判斷學生的實驗成績，虛擬實驗室的建設是通過網絡虛擬實驗室開發平臺來進行的，它要求開發人員具有較高的專業知識和開發水平，是多媒體教學手段的較高境界。
視頻廣播系統
該系統可以在INTERNET和INTRANET上提供高品質的 實時MPEG流技術。實現一點廣播，多點實時觀看的能力，無須添加任何視頻傳輸系統硬件，可以將錄象、電視節目乃至攝象機拍攝的內容通過計算機網絡傳輸，適應范圍廣泛，能夠實施于異種網絡環境。任何一臺聯網終端可以實時觀看播出的內容，它可以將錄象節目、教學講座、研討會等節目，通過校園網實時地傳輸到聯網終端上。在視頻廣播的同時，可以進行節目錄制，供以后視頻點播使用。
視頻廣播系統與視頻點播系統可以無縫地集成，提供統一的視頻廣播和視頻點播用戶界面。軟件通常支持多個實況視頻流的選擇觀看能力，并提供非常好的基于WEB瀏覽器的WEB用戶界面。
視頻點播系統
VOD（Video on demand）是今年來新興的傳媒方式，該技術是計算機技術、網絡通信技術、多媒體技術、電視技術和數字壓縮技術等多學科、多領域融合交叉的產物，它可以使您根據自己的興趣，通過聯網計算機，自由地點播異地點播節目庫中視頻節目和信息，使可以對視頻庫內容進行自由選擇的交互式系統。該技術在校園網上的應用，無疑為多媒體教學提供了一種非常便利的手段。
解決網絡多媒體教學信息源
多媒體教學信息源是發揮網絡建設效益和實現網絡多媒體教學的關鍵因素和基礎條件。網絡建設的規劃、前期和后期，要對多媒體教學的信息源建設給予足夠的重視。
前期要有規劃。
高等院校的層次多、學科專業復雜，規劃多媒體基礎建設設施的同時，應該首先從公共基礎學科、專業基礎學科和專業課程的網絡多媒體課件作起。其次，在整合原有各部系局域網的同時，把其已有信息源統一規劃進全院資源建設與配置的范疇，從平衡數據流量、提高應用系統運行效率的角度，合理分布數據庫資源。第三，確定開發和引進信息源的建設手段。
中期要有開發
建立一套完善實用的多媒體開發平臺，是進一步建立的多媒體教學信息源的前提。多媒體開發平臺可以采用引進的辦法，也可以自行建設。關于多媒體課件制作管理平臺，應該包括的內容，在前面已經有介紹。通常，該平臺應該滿足對視頻點播素材、多媒體課件、電子教材、電子題庫、電子圖書的制作需求，對于網絡虛擬實驗室課件的制作，同樣需要與本系統配合緊密的開發平臺。
后期要有制作
開發平臺和多媒體教學應用系統具備后，課件庫的充實是一件長期不懈的工作。為了加快課件的制作進度，可以考慮適當引進已有課件，避免重復勞動。也可以師生共同開發制作多媒體
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課件和信息源。
課件制作的技術問題
傳統的多媒體課件制作的手段一般有以下幾種：
利用VB開發的多媒體課件
利用ATHWARE開發的多媒體課件
利用DIRICT制作的多媒體課件
利用專業多媒體課件開發平臺，如“方正奧思”等
利用POWERPOINT
利用個人WEB技術制作
目前看來，以上制作的課件，可以直接在INTRANET內部網上運行的只有后兩種，然而，前三種技術制作的課件還不能很好地、甚至根本不能在現有的校園網上運行。利用POWERPOINT和個人WEB技術制作的的課件可以較好地在網上運行，但效果遠不如傳統的課件。因此，基于瀏覽器的多媒體課件制作，一方面可以積極地探索新的手段，另一方面，可以等待傳統課件制作技術可以向WEB課件平滑地過度后，再進行大規模地建設。也可以將傳統課件，集中管理在數據庫中，供用戶下載后在單機上使用。
董國強同志基本情況
董國強同志出生于1964年9月，大學本科學歷，畢業于空軍電訊工程學院，曾在陸軍參謀學院進修。歷任教員、參謀、圖書館館員、圖書館館長，現任空軍第四飛行學院教育技術中心主任講師，從事園區網規劃、設計和建設及管理、電化教學的技術和管理工作。
主要科研學術成果
特技難點動作練習器，軍隊級科技進步三等獎
《航空科技文獻檢索》河北人民出版社1993年出版
《圖書情報專業實踐與探索》軍誼出版社1998年出版
《軍隊院校參謀工作》軍誼出版社1994年出版
《空軍飛行院校圖書館現代化建設探索》文獻與研究，1996年3期
空軍第四飛行學院校園網建設方案
北空裝備部局域網建設方案
北空機營業務信息網建設方案
《軍隊建設圖片庫》研制與開發。軍網1999年重點數據庫建設項目。
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