从多媒体教学的角度谈校园网的建设规划

从多媒体教学的角度谈校园网的建设规划   [文章作者] 董国强  [文章来源]   空军第四飞行学院   本文从实现现代教育手段的角度出发，结合本人的网络建设实践，阐明了以多媒体教学为主的校园网建设与规划需要考虑哪些问题，作者认为，基于多媒体教学的校园网建设与规划，不是一个简单的多媒体网络教室的建设，而是一个涉及从规划设计到工程建设实践以及信息资源建设的系统工程。一般从以下四个方面入手：制定系统网络建设规划；构筑合理网络平台；确定功能实现手段；解决多媒体信息源。并对每一部分的内容从实用角度进行了较为详细的阐述。

关键词：多媒体、校园网、规划、设计

网络多媒体教学系统，是校园网信息化建设的重要内容之一，也是现代教育技术发展的主导方向，随着互连网技术和网络软硬件技术的不断成熟，网上实现多媒体教学的技术手段也在不断发展，内容也日臻完善，从现代教育技术的发展方向出发，多媒体教学的校园网建设与规划需要考虑哪些问题，是校园网建设者非常关心的问题，本文就个人对此谈一下个人体会 。

基于多媒体教学的校园网建设与规划，不是一个简单的多媒体网络教室的建设，而是一个涉及从规划设计到工程建设实践以及信息资源建设的系统工程。一般从以下四个方面入手：制定系统网络建设规划；构筑合理网络平台；确定功能实现手段；解决多媒体信息源。下面进行简要介绍。

 制定系统网络建设规划

校园网的规划设计，是实现网络多媒体教学的基础环节。在规划设计中，应该重点考虑以下几个方面。

 本院校特点，明确网络多媒体教学的需求。

每个院校无论从专业构成上，还是从地理分布上都有自己的特点，对于多媒体教学功能实现的需求也不相同。因此，在校园网建设的规划中，应明确具体的要求，以此作为制定校园网建设规划的前提。但总的来讲，在需求方面与一般的计算机局比，也有一些共性的需求可以借鉴。

利用Internet/Intranet技术组网，实现Intranet网的基本功能和服务，比如，WWW、FTP、E-mail等；

采用Web/Server或Clint/Server技术实现以下功能。视频广播、视频点播、视频会议、实时视频监控、远程实时多媒体教学；

建设开发以下网络多媒体制作使用环境：多媒体课件制作管理平台、网络多媒体教室、网络虚拟实验室等等 。

（参见附件1、校园网多媒体教学系统结构示意图）

 调查研究，掌握基础规划资料

在明确需求的同时，要通过调查研究，重点收集以下几个方面的资料：

用户分布情况：重点调查多媒体教学场所，办公应用场所和实验、实习室、教学楼的用户分布情况。掌握各场所的信息点密度。

物理布局：通过调查用户信息点的物理布局，为校园网的布线提供地理分布资料，便于合理确定校园网的主干、分支到桌面的布线方案，计算主干、支干网的流量。提供给方案设计者参考。并对需要重点实现的功能，提出具体详细的技术要求。

用户编制序列：用户的编制序列是将来合理进行IP规划、网段划分、网络配置和邮箱分配等技术规划的依据。将来对重要多媒体教学、视频传输场所的IP分配数量、网段用户的归属、传输路由的确定有重要意义。

 制定网络工程建设方案

在明确需求的前提下，设计校园网的工程建设方案。方案应重点考虑多媒体教学的需要，通常情况下，满足了多媒体教学的需求，网上的其它功能都可以得到充分的满足。一个完整的校园网建设方案通常包括以下几个方面的内容：

 校园网的建设概述

其中包括建设的总体目标；实现的基本功能；网络层次结构；标准与协议；IP、域名及设备命名规则；通信信道；设备选型原则等。

 网络工程建设方案

网络工程建设方案中一般包括各期工程建设目标；网络设计技术要求；主干网技术选择；网络布线方案；校园网拓扑结构；网络设备选型；网络操作系统选择；工程建设实施计划等内容。

4、应用系统开发和信息资源建设规划

在应用系统开发和信息资源建设中，多媒体教学系统的实现，是其核心内容。一般应包括以下几个方面：

 网络服务功能

主要用于开通WWW服务、FTP服务、E-MAIL服务和数据库服务

 应用系统

引进或开发以下应用系统。视频广播、视频点播、视频会议、实时视频监控、远程实时多媒体教学。

建设开发以下网络多媒体开发制作使用环境：多媒体课件制作管理平台、网络多媒体教室、网络虚拟实验室。

3）信息资源  主要是指支持多媒体应用系统运行的数据源。它主要包括视频点播音像库、多媒体课件、电子教材、电子题库、电子图书等。

 构筑合理的网络平台

网络平台的建设主要由四部分组成：主干技术、网络布线、系统平台、设备选型。

1、主干技术选择

采用具有高服务质量（Qos）的网络主干技术。目前，校园网主干主要采用四种技术，FDDI、ATM、交换式快速以太网和千兆以太网。ATM和千兆以太网对于多媒体有较高的服务质量，但从性能价格比上看，千兆网已经成为构成网络主干的主流技术，它有足够的带宽和交换能力，可以兼容异构网的接入，保留原有网络建设投资，并满足多媒体教学的需要。

 网络布线

网络布线是在园区内建筑物间或建筑群内，布设网络传输线路，在园区网建设中，要求布线系统均采用符合国际标准的综合布线系统，园区网中采用光纤、双绞线的混合布线方式。

考虑到多媒体信号的传输，在布线系统的设计上，网络主干、分支到用户端有足够的带宽。带宽的计算可以采取由桌面带宽、分支带宽到主干带宽的估算方法，估算的依据可以参见附件2：（常用网络通信业务的带宽要求一览表）

鉴于目前千兆网络已经广泛地运用在校园网中的实际情况，考虑到发展的需要，主干采用千兆主干已经是发展方向。 需要说明的是，随着网络用户的不断增加，线路带宽只能是越来越紧张，因此，应该留有足够的余量。建议有30--50%的富裕量。

 网络系统平台的选择  构建校园网的网络系统平台通常有三种，UNIX、Netware和Windows NT 。

UNIX在支持应用服务器方面功能最强，适合在已有众多的局域网的情况下整合构建校园网，由它构建的局域网性能可靠最好，能够提供不间断的长时间的正常服务，安全性强，几乎不感染病毒。该系统 的缺点是，系统命令众多、操作界面众多，技术管理比较复杂。

Netware的操作命令酷似DOS，在DOS环境下的多媒体应用程序可以不加修改地进入网络，具有多级容错技术和安全保密措施，作为支持应用服务的系统则不理想。

Windows NT在应用服务器方面略逊色于UNIX，其内嵌的网络功能使连网方便，管理方便，用户界面友好，能与多种网络系统互连，但其连续工作的可靠性较UNIX差一些。

用户应该根据自己的应用情况，选择合适的网络系统。

4、设备选型

设备选型主要包括交换设备、服务器、路由器选型、为了在校园网上顺利地实现多媒体教学，对设备的选型通常应该掌握以下原则。

 交换设备

采用高速网络交换设备；选择同一公司的产品集成方案；与已有局域网的交换设备兼容；采用具有二、三层交换功能的系统配套网络设备；有组播功能的灵活配置。

 服务器

作为校园网的关键设备，服务器应该具备速度高、存储容量大、吞吐能力强、性能可靠、扩展性强、连网和管理功能强等特点。

按照结构分为单处理机、多处理机服务器；按照用途分为网络服务器、数据库服务器、文件打印服务器和专用服务器。用于多媒体教学的服务器大多属于专用服务器。

从多媒体服务角度考虑，主要应对WWW服务器、视频点播服务器、视频监控服务器、课件库服务器进行合理的选配。

WWW服务器：是网络运行的核心服务器，通常兼作域名服务器、FTP服务器。访问量大，根据学院规模大小，采用适合自己规模的服务器。通常，对于综合性大学（3000-5000信息点）应该使用企业级的服务器。对于中型校园网（1000-3000信息点），可以采用部门级服务器和支持多CPU的顶级PC服务器。对于小型校园网（100-1000信息点）用户，可以采用支持多CPU的顶级PC服务器。

视频点播服务器：是用于网上用户点播视频节目的服务器，这种服务器要求速度快、容量大、可扩充能力强。实践证明，目前视频点播的速度瓶颈由两个方面因素制约，一个是硬盘读写速度（请参照附件3，硬盘存储介质所能支持的并发用户一览表），从表中看出，普通的IDE、SCIS，乃至磁盘阵列，所能支持的并发用户最多不超过50个。为了解决这个问题，不同的厂家利用了纹理化技术研制出不同的点播软件。有的软件可以支持并发用户达到300个甚至更多。由此可见，第二个瓶颈在于系统软件本身；另外，服务器的内存容量要足够大，条件允许的情况下可以考虑插满服务器内存；硬盘速度要快、容量要足够大最好采用磁盘阵列。就CPU的速度来说，普通顶级PC服务器可以满足需要。实践证明，对于点播用户不多的局域网，利用速度较快、内存较大、硬盘较大的普通PC机做视频点播服务器也是可行的。

视频监控服务器、主要用于连接摄像头和遥控云台，通过网络连接，监控重要的教学场所、进行网上广播式的教学使用。一般情况下，监控服务器所处场所环境较差，为了提高工作的可靠性，通常采用工控机进行视频信号采集，做视频监控服务器使用，其配置要求不高（满足监控系统软件要求即可），但要求可靠性要好，最好配备ATX电源和UPS电源，方便进行远程启动计算机，和维持系统正常工作。

多媒体课件数据库服务器，主要用于存储多媒体课件，实现网上多媒体课件的资源共享，目前，用于存储管理多媒体课件的数据库应用最多的是SQL Server和Lotus/Domino数据库。这两种数据库要求服务器的内存要足够大，硬盘空间也要足够大，运行速度要求高，适合多用户的访问需求。因此，大、中、小型院校，应该配备企业级、部门级或多CPU的PC服务器。考虑到备份和发展的需要，应该留有足够的内外存扩展空间。有条件的单位，还可以采用双机热备份和磁盘镜像，以确保数据的安全和可靠性。

 路由器的选型

由于目前中心交换机提供了二、三层交换功能，局域网内子网间的路由通过三层交换实现。路由器多用于广域网的连接，有广域网多媒体教学需求的校园网，在选择路由器的时候，应该考虑其对于多媒体传输的支持，如对于先进的服务质量（QOS）的支持。对多服务语音/数据集成的支持。

 确定实现功能手段

基于浏览器的开放式的INTRANET网络技术，为多媒体（超文本）在网络上的传输提供了丰富的实现手段。也为诸多网络多媒体应用系统的运行，提供了可靠的工作平台，因此，建议要在校园网上实现多媒体教学系统，必须在开发利用网络系统平台本身的多媒体功能前提下，开发引进应用系统。

 充分利用网络平台的多媒体功能

 WEB server功能

WWW是信息检索和超文本技术的结合，WEB服务器把图文信息组织成分布式的超文本，并用信息指针指向存有相关信息的服务器，使用户可以方便地访问这些信息。这些信息可以是视频、音频、图象和文本文件，

2）利用浏览器/服务器结构，还可以开发出用于师生双向交流的专题讨论组，在讨论组中可以通过WEB界面传递文本、图象、声音文件

3）E-MAIL、FTP功能

通过开发简单的操作界面，将通用的邮件收发程序嵌入到有关的网络应用软件中，也可以为双向多媒体教学和交流，提供便捷的交互手段。

4）NETMEETING功能

NETMEETING功能是通用WIN98操作系统中携带的双向视频会议组件，利用这一组件，双方可以通过摄像头和麦克风，实现两人之间的可视通话，它还提供了在通话同时的白板交流功能，具有典型的网络多媒体教学功能。

 应用系统

应用系统是实现网路多媒体教学功能的核心组成部分，通常，用于多媒体教学的应用系统由如下系统组成：

 多媒体课件制作管理平台

该平台应该囊括以下几部分内容：多媒体信息源及录入；对视频信息源的非线性编辑；硬件视频压缩与传输；动画、图文的制作与编辑；多媒体课件的制作与存储；对以上内容的综合系统管理。

 网络多媒体教室

网络多媒体教室内，可以使教员、学员通过校园网或内部子网，实现教室内部多媒体课件的广播、点播和师生间的双向交流，多用户同时调用多媒体课件库中的电子读物和课件，

 网络虚拟实验室

网络虚拟实验室与以上具体的多媒体教室不同，学生在网络上，通过计算机中的应用系统所显示的实验环境，进行各种模拟实验系统可以自动判断学生的实验成绩，虚拟实验室的建设是通过网络虚拟实验室开发平台来进行的，它要求开发人员具有较高的专业知识和开发水平，是多媒体教学手段的较高境界。

 视频广播系统

该系统可以在INTERNET和INTRANET上提供高品质的 实时MPEG流技术。实现一点广播，多点实时观看的能力，无须添加任何视频传输系统硬件，可以将录象、电视节目乃至摄象机拍摄的内容通过计算机网络传输，适应范围广泛，能够实施于异种网络环境。任何一台联网终端可以实时观看播出的内容，它可以将录象节目、教学讲座、研讨会等节目，通过校园网实时地传输到联网终端上。在视频广播的同时，可以进行节目录制，供以后视频点播使用。

视频广播系统与视频点播系统可以无缝地集成，提供统一的视频广播和视频点播用户界面。软件通常支持多个实况视频流的选择观看能力，并提供非常好的基于WEB浏览器的

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