專利名稱：雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，特別是一種雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著多媒體以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教育/遠(yuǎn)程教育已從原來基于局域網(wǎng)以及Internet的模式衍生到基于雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的模式，在基于雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多媒體實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程教育方面的研究與應(yīng)用也取得了顯著的成就。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的查新，檢索到兩種同類產(chǎn)品它們分別是以色列Mentergy公司開發(fā)的TrainNet；以色列VCON公司開發(fā)的Meeting point 4.5。
以色列Mentergy公司開發(fā)的TrainNet是目前世界上最為強(qiáng)大的交互式遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，已成為直接到PC的TBT工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生通過一個(gè)集成化環(huán)境參與學(xué)習(xí)。高質(zhì)量、全屏視頻效果、實(shí)時(shí)交互和協(xié)作、應(yīng)用共享等為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)真正的高效學(xué)習(xí)環(huán)境。該產(chǎn)品支持同步與異步兩種教訓(xùn)模式，僅支持組播的連接方式，可支持的最低回傳帶寬為128kbps(視頻)+8kbps(音頻)，只支持單向的a屏幕廣播。以色列VCON公司開發(fā)的Meeting point 4.5是國內(nèi)使用最為普遍的交互式遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。它設(shè)計(jì)之初的應(yīng)用目標(biāo)是針對(duì)多點(diǎn)視頻會(huì)議，由于其對(duì)視音頻交互，以及白板，應(yīng)用程序共享等互動(dòng)操作支持較好，因而在遠(yuǎn)程教育中得以廣泛應(yīng)用。該產(chǎn)品支持一對(duì)一(單播)和一對(duì)多(組播)兩種交互模式，通過硬件進(jìn)行視音頻壓縮/解壓縮以及多點(diǎn)播送控制，無法直接到學(xué)生桌面?？芍С值淖畹突貍鲙挒?38kbps。
現(xiàn)有系統(tǒng)存在以下幾方面的問題(1)無法支持過窄回傳帶寬(比如低于100kbps)上視音頻的正常交互；(2)無法支持組播數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)絡(luò)傳輸，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)無法將教學(xué)資源直接送到學(xué)生桌面；(3)無法支持系統(tǒng)的跨網(wǎng)絡(luò)部署，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)支持的學(xué)生端數(shù)量有限(往往與衛(wèi)星小站的個(gè)數(shù)相同)；(4)大多數(shù)同步實(shí)時(shí)授課系統(tǒng)直接采用了視頻會(huì)議系統(tǒng)中的多點(diǎn)群組交互機(jī)制，這種交互機(jī)制不適合于實(shí)時(shí)授課。采用這種交互機(jī)制，不僅增加了上層管理的復(fù)雜程度，同時(shí)也造成不必要的系統(tǒng)資源開銷，特別是網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的開銷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)(稱之為astroTrainer)，使其不僅可利用雙向衛(wèi)星高速接入技術(shù)不受地域限制及可捆綁衛(wèi)星電視服務(wù)的優(yōu)勢(shì)，而且能克服衛(wèi)星上行帶寬過窄(最低可達(dá)76.8kbps)的缺陷，實(shí)現(xiàn)視音頻、屏幕及白板等多媒體數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r(shí)交互，此外能支持盡可能多的客戶端，并且客戶端成本低，構(gòu)建方式簡(jiǎn)單靈活。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明由多媒體客戶端、轉(zhuǎn)發(fā)器、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心以及課堂管理服務(wù)中心四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用組件組成，多媒體客戶端(Client)，是系統(tǒng)的最終用戶端；轉(zhuǎn)發(fā)器(Transmit Part)，是介于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面局域網(wǎng)之間的多媒體數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，分為內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器與外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器兩類，通過網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)多媒體數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各多媒體客戶端之間的傳輸；轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心(Transmit Server)，位于衛(wèi)星主站服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)器；課堂管理服務(wù)中心(Class Management Service)由一組Web Service構(gòu)成，是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心；四個(gè)部分共同形成視音頻課堂，數(shù)據(jù)課堂以及課堂管理三大功能，多媒體客戶端分布在各個(gè)衛(wèi)星小站所在地，位于一個(gè)地方的所有多媒體客戶端通過地面以太網(wǎng)連接到內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器通過地面專線與設(shè)置在本地衛(wèi)星小站機(jī)器上的外聯(lián)服務(wù)器相連，位于各個(gè)衛(wèi)星小站的所有的外聯(lián)服務(wù)器以及位于衛(wèi)星主站服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心通過雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，同時(shí)課堂管理服務(wù)中心也位于衛(wèi)星主站服務(wù)器上，任何一個(gè)多媒體客戶端都可以連接到衛(wèi)星主站服務(wù)器上的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心與課堂管理服務(wù)中心，從而四個(gè)部分形成了一個(gè)緊密的整體，呈現(xiàn)出分層次星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建在TCP/IP協(xié)議及.NET Framework之上，多媒體客戶端與課堂管理中心服務(wù)器之間采用http連接協(xié)議，多媒體客戶端與內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器、內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器與外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器之間，外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心之間采用UDP協(xié)議連接，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)松耦合的總體結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中多媒體客戶端都是通過地面局域網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)相連，在地面局域網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間存在防火墻，而課堂管理服務(wù)中心位于衛(wèi)星主站，因此客戶端要與課堂管理服務(wù)中心完成控制信息的交互必須穿透防火墻，采用http調(diào)用Web Service是解決這一問題的好方法，此外這種方法將主要的處理功能放在服務(wù)器端進(jìn)行，減輕了客戶端的負(fù)擔(dān)，從而使系統(tǒng)能支持盡可能多的客戶端。故本發(fā)明中多媒體客戶端基于Web方式構(gòu)建，無需在最終用戶處安裝客戶端，用戶可以輕松方便的通過瀏覽器參與系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)的操作。多媒體客戶端包括三個(gè)部分權(quán)限控制模塊，視音頻課堂模塊和數(shù)據(jù)課堂模塊。(1)權(quán)限控制模塊與課堂管理服務(wù)中心進(jìn)行狀態(tài)、控制信息的交互，根據(jù)交互結(jié)果對(duì)客戶端的視音頻課堂模塊與數(shù)據(jù)課堂模塊的多媒體數(shù)據(jù)交互權(quán)限進(jìn)行控制和管理，另外權(quán)限控制模塊還負(fù)責(zé)更新在客戶端顯示的用戶列表。(2)視音頻課堂模塊，負(fù)責(zé)接收、解碼視音頻數(shù)據(jù)并在本地回放或者編碼、發(fā)送從本地視音頻設(shè)備中采集到的視音頻數(shù)據(jù)。課堂中所有客戶端的視音頻課堂模塊通過轉(zhuǎn)發(fā)器相連構(gòu)成一個(gè)完整的視 音頻課堂。處于課堂中的任一客戶端在課堂進(jìn)行的任何時(shí)候至多能接收兩方的視音頻。其中一方是教師端的視音頻，貫穿課堂始終，且該視音頻數(shù)據(jù)源在課堂進(jìn)行中始終保持不變；另外一方是與教師視音頻交互的焦點(diǎn)學(xué)生端的視音頻，根據(jù)教師與學(xué)生交互的需要在課堂中或出現(xiàn)或消失，焦點(diǎn)學(xué)生視音頻數(shù)據(jù)的來源則根據(jù)權(quán)限控制模塊的交互權(quán)限指令來確定，在課堂進(jìn)行中會(huì)根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要做出改變。(3)數(shù)據(jù)課堂模塊，該功能模塊包括兩部分共享屏幕與共享白板。位于教師端的數(shù)據(jù)課堂模塊負(fù)責(zé)捕捉本地教師機(jī)屏幕圖像及白板數(shù)據(jù)，并進(jìn)行壓縮、通過轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送給課堂中學(xué)生端的數(shù)據(jù)課堂模塊，此外它還接收焦點(diǎn)學(xué)生端在共享屏幕及共享白板上進(jìn)行交互的多媒體數(shù)據(jù)并將其還原迭加在本地屏幕和白板上。位于學(xué)生端的數(shù)據(jù)課堂模塊解壓接收到的教師機(jī)的屏幕圖像及白板數(shù)據(jù)并在本地重畫，此外在重畫的圖像上迭加接收到的焦點(diǎn)學(xué)生端的多媒體交互數(shù)據(jù)。課堂中所有客戶端的數(shù)據(jù)課堂模塊通過轉(zhuǎn)發(fā)器相連構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)課堂。數(shù)據(jù)課堂增強(qiáng)了師生之間的交互手段，體現(xiàn)了實(shí)際教學(xué)的師生互動(dòng)性。通過共享屏幕模塊學(xué)生客戶端能夠共享教師客戶端的屏幕，得到授權(quán)的焦點(diǎn)學(xué)生端還可以操作教師端的屏幕，這為大規(guī)模的電子文檔教學(xué)(如Word，PPT)與軟件協(xié)作教學(xué)提供了有效的工具；通過完全協(xié)同的共享白板工具，教師與授權(quán)的焦點(diǎn)學(xué)生可以通過白板協(xié)同討論問題。
多媒體客戶端按其登陸的用戶身份可分為教師客戶端，學(xué)生客戶端以及管理員客戶端，它們各自擁有不同的權(quán)限，可以進(jìn)行不同的操作。教師客戶端可以使用實(shí)時(shí)視頻，音頻，并通過電子白板，屏幕共享以及文本Chat等工具與學(xué)生進(jìn)行交互，并可以批準(zhǔn)/禁止學(xué)生的視頻，音頻和操作共享屏幕。學(xué)生客戶端可以使用實(shí)時(shí)視頻，音頻，并通過電子白板，操作共享屏幕以及文本Chat等工具與老師及課堂中其他學(xué)生進(jìn)行交互。管理員客戶端可以對(duì)系統(tǒng)中所有用戶的身份及其權(quán)限進(jìn)行管理，并能對(duì)課堂資源進(jìn)行管理和分配。
此外，由教師客戶端發(fā)出的多媒體數(shù)據(jù)量比較大，對(duì)出口帶寬大小要求比較高，在課堂進(jìn)行過程中，教師客戶端始終在運(yùn)行，并且學(xué)生客戶端對(duì)教師客戶端的多媒體數(shù)據(jù)的延時(shí)比較敏感，因此系統(tǒng)中教師客戶端通過地面專線與衛(wèi)星主站相連，充分利用了衛(wèi)星下行帶寬較寬，數(shù)據(jù)傳輸速度快的特點(diǎn)，而學(xué)生客戶端通過地面組播網(wǎng)與衛(wèi)星小站相連，以保證教師端多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c質(zhì)量，并使系統(tǒng)能支持盡可能多的學(xué)生客戶端。
為了盡可能的擴(kuò)大教學(xué)規(guī)模以及解決實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中教學(xué)點(diǎn)所在地與衛(wèi)星主站或小站地理位置不一致的問題，本發(fā)明采用兩種網(wǎng)絡(luò)連接方式單播及組播。因此多媒體客戶端按其連接網(wǎng)絡(luò)的方式可分為單播客戶端和組播客戶端兩類。學(xué)生客戶端以組播方式與本地局域網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)器相連。教師客戶端通過地面專線以單播方式與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心直接相連。
轉(zhuǎn)發(fā)器，是介于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面局域網(wǎng)之間的多媒體數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，分為內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器與外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器兩類。它們位于的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不同，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器位于地面局域網(wǎng)服務(wù)器，而外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器位于對(duì)應(yīng)衛(wèi)星小站的服務(wù)器，它們之間通過地面專線進(jìn)行連接。內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)將本地客戶端發(fā)送的多媒體數(shù)據(jù)在本地局域網(wǎng)組播，并將其單播發(fā)送給相應(yīng)的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器；或者單播接收外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送來的多媒體數(shù)據(jù)在本地局域網(wǎng)組播。由于各個(gè)衛(wèi)星小站與衛(wèi)星主站通過IP協(xié)議映射構(gòu)成一個(gè)對(duì)衛(wèi)星用戶透明的IP組播網(wǎng)絡(luò)，因此所有位于衛(wèi)星小站與主站的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器形成一個(gè)支持IP組播的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)將單播接收到的多媒體數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組播發(fā)送給其他外聯(lián)服務(wù)器，將組播接收到的多媒體數(shù)據(jù)通過地面專線單播發(fā)送給相應(yīng)的內(nèi)聯(lián)服務(wù)器。
轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心，是一個(gè)特殊的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，它位于衛(wèi)星主站服務(wù)器上，在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中具有較大的出口帶寬，使其成為系統(tǒng)中多媒體數(shù)據(jù)最大的集散中心。由于系統(tǒng)中教師客戶端發(fā)送的視音頻、屏幕及白板等多媒體數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量比較大，因此必須通過位于主站服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心下行組播到各個(gè)小站服務(wù)器上的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器。此外與其它位于小站的外聯(lián)服務(wù)器相比，為了減少系統(tǒng)的消耗，加快教師客戶端數(shù)據(jù)的傳播，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心支持單播客戶端的連接，允許教師客戶端通過地面專線直接單播連接到轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心。轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心也能組播接收從各小站外聯(lián)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)過來的多媒體數(shù)據(jù)，并將其單播發(fā)送給相關(guān)的教師客戶端，完成實(shí)時(shí)交互。
轉(zhuǎn)發(fā)器和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心采用兩種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式(1)單播 組播；(2)組播 組播轉(zhuǎn)發(fā)。衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)由轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心與各小站的外聯(lián)服務(wù)器構(gòu)成；地面組播網(wǎng)絡(luò)由學(xué)生端與本地的內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器共同構(gòu)成。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器及轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心通過與課堂管理服務(wù)中心的交互動(dòng)態(tài)創(chuàng)建多個(gè)活動(dòng)的課堂，每個(gè)課堂有一個(gè)組播地址，六個(gè)組播端口和三個(gè)單播轉(zhuǎn)發(fā)端口。本發(fā)明通過IP組播技術(shù)允許大量同步用戶加入虛擬課堂，并通過單播轉(zhuǎn)發(fā)功能突破了衛(wèi)星主站或小站對(duì)教學(xué)點(diǎn)地理位置的限制。
課堂管理服務(wù)中心由一組.NET Web Service構(gòu)成，后臺(tái)有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器支撐，它是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，多媒體客戶端，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器通過http請(qǐng)求與課堂管理服務(wù)中心進(jìn)行交互，課堂管理服務(wù)中心通過http響應(yīng)獲得整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前最全面最完整的信息，從而為系統(tǒng)的不同組成部分提供全面的協(xié)調(diào)能力。課堂管理服務(wù)中心為有限的課堂資源提供了管理功能，既可新建課堂，也可對(duì)既定課堂進(jìn)行跟蹤，還可方便地對(duì)系統(tǒng)中所有的用戶進(jìn)行權(quán)限管理。此外課堂管理服務(wù)中心支持教師和學(xué)生用戶通過單擊頁面中的鏈接訪問課堂的功能。
雙向衛(wèi)星是指本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)行雙向高速衛(wèi)星接入技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其優(yōu)勢(shì)在于首先，雙向衛(wèi)星實(shí)時(shí)授課這種方式簡(jiǎn)單直觀，信息量大，學(xué)習(xí)的技術(shù)“門坎”不高，便于學(xué)生接受，教育手段符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。其次，互聯(lián)網(wǎng)式的遠(yuǎn)程教學(xué)雖然有自身的優(yōu)點(diǎn)，但是其中要涉及到諸如路由器、交換機(jī)、服務(wù)器等眾多設(shè)備，無疑給系統(tǒng)增加了眾多不穩(wěn)定的因素，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)則在這方面穩(wěn)定得多。第三，覆蓋面廣，可以在城郊、農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)等電信與有線網(wǎng)絡(luò)鞭長(zhǎng)莫及的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)，真正突破了教學(xué)的地理限制。第四，就是管理和維護(hù)的問題，雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在管理和維護(hù)上都比互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)更宜于操作，并且成本也低。考慮到現(xiàn)行雙向?qū)拵l(wèi)星接入技術(shù)上行數(shù)據(jù)傳輸速率不夠理想(80kbps-300kbps)，很難適應(yīng)諸如遠(yuǎn)程教學(xué)等雙向多媒體交互服務(wù)對(duì)大量實(shí)時(shí)上行數(shù)據(jù)傳輸速率要求的特點(diǎn)，本發(fā)明通過非對(duì)稱視頻壓縮編碼方法，即對(duì)通過帶寬較寬下行鏈路傳輸?shù)慕處熞曨l數(shù)據(jù)采用高采樣頻率，高分辨率，低壓縮比的方法進(jìn)行壓縮，以保證教師視頻質(zhì)量；而對(duì)通過帶寬窄的上行鏈路進(jìn)行傳輸?shù)慕裹c(diǎn)學(xué)生視頻數(shù)據(jù)則采用低采樣頻率，低分辨率，高壓縮比的方法進(jìn)行壓縮，以減少上行的視頻數(shù)據(jù)量；另外Hook技術(shù)的使用大量減少了雙向多媒體交互服務(wù)中實(shí)時(shí)上行的共享白板及共享屏幕數(shù)據(jù)的流量(僅為70-75kbps)，實(shí)現(xiàn)了在過窄帶寬(最低76.8kbps)上的實(shí)時(shí)交互。因此，本發(fā)明是一款基于雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、支持雙向多媒體實(shí)時(shí)交互的教學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)●支持多課堂衛(wèi)星教學(xué)模式本發(fā)明允許同時(shí)進(jìn)行多個(gè)課堂，每個(gè)課堂都能獨(dú)立的按時(shí)自動(dòng)開啟和結(jié)束。管理員可以為系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行的課堂數(shù)量設(shè)定一個(gè)限制，該限制允許對(duì)基于課堂服務(wù)類型的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用進(jìn)行調(diào)整。
●課堂持久性與發(fā)起者處于連接狀態(tài)時(shí)方可訪問的對(duì)等式會(huì)議不同，無論是否存在課堂參與者，astroTrainer中的虛擬課堂都將在整個(gè)預(yù)定周期內(nèi)持續(xù)進(jìn)行。這種方式提供了更加靈活且真實(shí)的課堂模型，課堂參與者可以隨時(shí)加入或離開課堂，而無需擔(dān)心課堂是否會(huì)被中斷。
●支持故障自動(dòng)恢復(fù)本發(fā)明提供一套自動(dòng)的故障恢復(fù)機(jī)制，當(dāng)系統(tǒng)中有異常情況出現(xiàn)時(shí)，無需人工干預(yù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一系列處理。例如對(duì)于客戶端的異常退出，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)修改相應(yīng)客戶端的狀態(tài)。通過這套機(jī)制保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的健壯性和可靠性。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明利用雙向衛(wèi)星高速接入技術(shù)對(duì)教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視音頻，共享屏幕和共享白板數(shù)據(jù)的采集和網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)的多媒體直播，并克服了雙向衛(wèi)星回傳帶寬過窄的缺陷，突破了教學(xué)中地域及環(huán)境條件的限制，實(shí)現(xiàn)了師生視音頻、共享白板和共享屏幕的實(shí)時(shí)交互及課堂管理監(jiān)控等功能，解決了傳統(tǒng)課堂教學(xué)在時(shí)間和空間上的制約問題，大大擴(kuò)展了教學(xué)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)名師授課、教育資源的共享以及師生的協(xié)同交互，并降低了大規(guī)模教學(xué)的成本。


圖1本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2本發(fā)明所基于的雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3本發(fā)明的功能模塊調(diào)用圖；圖4本發(fā)明的多媒體客戶端工作機(jī)制示意圖；圖5本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心模塊工作機(jī)制示意圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的理解，具體如下圖1給出了本發(fā)明的總體架構(gòu)，以下將根據(jù)這幅圖來描述整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)施運(yùn)行機(jī)制。系統(tǒng)中教師端通過地面專線與衛(wèi)星主站相連，而學(xué)生端通過地面組播網(wǎng)與衛(wèi)星小站相連。在實(shí)際運(yùn)作中，將每個(gè)衛(wèi)星小站所在地中位于地面局域網(wǎng)內(nèi)的學(xué)生端與內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器一起構(gòu)成一個(gè)地面組播網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器通過地面專線與位于當(dāng)?shù)氐男l(wèi)星小站上的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器相連。內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器會(huì)將本地學(xué)生端發(fā)送的多媒體數(shù)據(jù)在本地局域網(wǎng)組播，并將其單播發(fā)送給相應(yīng)的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器；或者單播接收外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送來的多媒體數(shù)據(jù)在本地局域網(wǎng)組播。所有位于衛(wèi)星小站的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器和位于主站的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心通過衛(wèi)星IP協(xié)議映射形成一個(gè)對(duì)衛(wèi)星用戶透明的衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)，外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)將從相應(yīng)內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器單播接收到的多媒體數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組播發(fā)送給其他外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心，并將從衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組播接收到的多媒體數(shù)據(jù)通過地面專線單播發(fā)送給相應(yīng)的內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器。教師端通過地面專線直接與主站的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心進(jìn)行單播連接。教師端將大量的多媒體數(shù)據(jù)單播發(fā)送給轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心將單播接收到的多媒體數(shù)據(jù)組播發(fā)送給各小站外聯(lián)服務(wù)器，并組播接收從各小站外聯(lián)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)過來的多媒體數(shù)據(jù)，將其單播發(fā)送給相關(guān)的教師客戶端。通過以上連接與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)課堂教師與焦點(diǎn)學(xué)生實(shí)時(shí)的多媒體交互，包括視音頻，共享白板以及共享屏幕交互。實(shí)施過程中，采用了下行帶寬為2Mbps，回傳帶寬為76.8kbps的雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)教師端多媒體數(shù)據(jù)發(fā)送所占帶寬為400-500kbps，因此最多可支持4個(gè)課堂同時(shí)進(jìn)行；焦點(diǎn)學(xué)生端多媒體數(shù)據(jù)發(fā)送所占的帶寬為50-70kbps，因此每個(gè)衛(wèi)星小站任意時(shí)刻只能加入一個(gè)課堂。此外管理員客戶端可以通過地面專線直接與衛(wèi)星主站服務(wù)器相連，也可以連接在學(xué)生端所在的地面局域網(wǎng)中，它們通過http調(diào)用位于衛(wèi)星主站的課堂管理服務(wù)中心提供的課堂管理服務(wù)(一組Web Service)來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的課堂資源及用戶的管理。
圖2所示，是一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)所基于的雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它以主站為中心節(jié)點(diǎn)，與各個(gè)遠(yuǎn)端VSAT小站構(gòu)成星狀通信網(wǎng)。主站既可以向全網(wǎng)廣播公共信息業(yè)務(wù)，也可以分別與各個(gè)VSAT小站以“一跳”(Single-hop)方式建立各自的雙向通信業(yè)務(wù)聯(lián)系。并且主站可作為中樞站以“兩跳”(Double-hop)方式溝通任意兩個(gè)VSAT小站之間的通信線路。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適用于全網(wǎng)只有一個(gè)信息中心，各遠(yuǎn)端小站主要是與信息中心通信且業(yè)務(wù)量不大的用戶。這種系統(tǒng)能夠支持話音、傳真、圖像等業(yè)務(wù)。但話務(wù)量不能過大，否則網(wǎng)絡(luò)效率降低。圖中所標(biāo)注的下行2Mbps，回傳76.8kbps的帶寬是實(shí)驗(yàn)時(shí)所采用的雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的雙向鏈路的帶寬大小。在實(shí)際操作中，通過IP協(xié)議映射可以將整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)對(duì)用戶透明的組播網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星主站與各個(gè)遠(yuǎn)端衛(wèi)星小站是這個(gè)組播網(wǎng)絡(luò)上的不同節(jié)點(diǎn)。由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及不對(duì)稱的通信信道，與地面局域網(wǎng)形成的組播網(wǎng)絡(luò)不同，衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)并不對(duì)稱，主站節(jié)點(diǎn)作為組播發(fā)起點(diǎn)時(shí)組播帶寬達(dá)到2Mbps，而各小站節(jié)點(diǎn)作為組播發(fā)起點(diǎn)時(shí)組播帶寬只有76.8kbps。此外，主站與小站之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延在實(shí)驗(yàn)中為750ms(“一跳”)，而小站與小站之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延在實(shí)驗(yàn)中達(dá)到750*2＝1500ms(“二跳”)。
圖3所示，本發(fā)明包括多媒體客戶端，轉(zhuǎn)發(fā)器，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心以及課堂管理服務(wù)中心四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用組件。按系統(tǒng)的邏輯功能結(jié)構(gòu)劃分，本發(fā)明包括應(yīng)用層(Application)、后臺(tái)服務(wù)(BackClass Service)、控制服務(wù)器(ControlServer)以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器(Data Transmition Server)四個(gè)功能模塊，簡(jiǎn)稱A、B、C、D模塊。應(yīng)用層模塊主要包括多媒體客戶端，后臺(tái)服務(wù)器模塊與控制服務(wù)器模塊構(gòu)成課堂管理服務(wù)中心，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器模塊包括轉(zhuǎn)發(fā)器與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心。圖中給出了這四個(gè)功能模塊之間的調(diào)用關(guān)系，應(yīng)用層模塊包括多媒體客戶端，它以Web方式呈現(xiàn)給用戶，在客戶端網(wǎng)頁界面中嵌有視音頻控件，共享屏幕與共享白板控件。這些控件與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器模塊之間存在基于UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)連接，連接方式為組播與單播相混合，它們與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊之間的運(yùn)作機(jī)制在圖5中給出了詳細(xì)描述。控制服務(wù)器模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)中所有用戶對(duì)課堂資源的訪問權(quán)限控制，定時(shí)更新用戶列表，并對(duì)異常退出系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理?？刂品?wù)器通過http調(diào)用后臺(tái)服務(wù)模塊中提供的課堂管理服務(wù)來實(shí)現(xiàn)控制功能。后臺(tái)服務(wù)模塊統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，Web服務(wù)器，并提供一組Web Service給客戶端及控制服務(wù)器進(jìn)行http調(diào)用，為系統(tǒng)的不同組成部分提供全面的協(xié)調(diào)能力。本發(fā)明中多媒體客戶端都是通過地面局域網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)相連，在地面局域網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間存在防火墻，客戶端采用http調(diào)用Web Service的方法穿透防火墻與課堂管理服務(wù)中心完成控制信息的交互。本發(fā)明采用松耦合的集成方式，組件化的開發(fā)方式。各個(gè)模塊之間的關(guān)聯(lián)較少，獨(dú)立性較大，對(duì)某個(gè)模塊功能的擴(kuò)展不會(huì)影響到其它模塊。另外，課堂管理服務(wù)中心采用Web Service方式開發(fā)，不僅調(diào)用方便，而且通過新增或修改Web Service可以擴(kuò)展管理功能。
如圖4所示，多媒體客戶端是本發(fā)明中構(gòu)造最為復(fù)雜的組成部分，圖中描述了它的工作機(jī)制。多媒體客戶端基于Web方式，包括三個(gè)部分權(quán)限控制模塊，視音頻課堂模塊和數(shù)據(jù)課堂模塊。(1)權(quán)限控制模塊與課堂管理服務(wù)中心進(jìn)行狀態(tài)、控制信息的交互，根據(jù)交互結(jié)果對(duì)客戶端的視音頻課堂模塊與數(shù)據(jù)課堂模塊的多媒體數(shù)據(jù)交互權(quán)限進(jìn)行控制和管理，另外權(quán)限控制模塊還負(fù)責(zé)更新在客戶端顯示的用戶列表。(2)視音頻課堂模塊，負(fù)責(zé)接收、解碼視音頻數(shù)據(jù)并在本地回放或者編碼、發(fā)送從本地視音頻設(shè)備中采集到的視音頻數(shù)據(jù)。(3)數(shù)據(jù)課堂模塊，該功能模塊包括兩部分共享屏幕與共享白板。位于教師端的數(shù)據(jù)課堂模塊負(fù)責(zé)捕捉本地教師機(jī)屏幕圖像及白板數(shù)據(jù)，并進(jìn)行壓縮、通過轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送給課堂中學(xué)生端的數(shù)據(jù)課堂模塊，此外它還接收焦點(diǎn)學(xué)生端在共享屏幕及共享白板上進(jìn)行交互的多媒體數(shù)據(jù)并將其還原迭加在本地屏幕和白板上。位于學(xué)生端的數(shù)據(jù)課堂模塊解壓接收到的教師機(jī)的屏幕圖像及白板數(shù)據(jù)并在本地重畫，此外在重畫的圖像上迭加接收到的焦點(diǎn)學(xué)生端的多媒體交互數(shù)據(jù)。
轉(zhuǎn)發(fā)器和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心是本發(fā)明中多媒體數(shù)據(jù)分發(fā)傳輸?shù)臉屑~，本發(fā)明為了支持盡可能多的學(xué)生客戶端，采用了IP組播技術(shù)，構(gòu)造了兩個(gè)組播網(wǎng)絡(luò)，分別是由轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心與各小站的外聯(lián)服務(wù)器通過雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)構(gòu)成的衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)，以及由當(dāng)?shù)氐膶W(xué)生端與內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器通過地面以太網(wǎng)互聯(lián)構(gòu)成的地面組播網(wǎng)絡(luò)。此外系統(tǒng)通過組播與單播混合的傳輸方式實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)與地面局域網(wǎng)組播網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。轉(zhuǎn)發(fā)器和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心采用兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式(1)單播 組播；(2)組播 組播轉(zhuǎn)發(fā)；這兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式的工作機(jī)制如圖5所示。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器及轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心通過與課堂管理服務(wù)中心的交互動(dòng)態(tài)創(chuàng)建多個(gè)活動(dòng)的課堂，每個(gè)課堂有一個(gè)組播地址，六個(gè)組播端口和三個(gè)單播轉(zhuǎn)發(fā)端口。
實(shí)施效果本發(fā)明突破了教學(xué)中地域及環(huán)境條件的限制，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)秀教育資源的共享并大大降低了大規(guī)模教學(xué)的成本；采用雙向衛(wèi)星高速接入技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的多媒體遠(yuǎn)程教育，與同類產(chǎn)品相比，不僅能夠支持更窄回傳帶寬(最低達(dá)76.8kbps)上正常的視音頻、屏幕及白板等多媒體數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r(shí)交互，而且能支持盡可能多的客戶端，并且客戶端成本低，操作簡(jiǎn)單靈活。
權(quán)利要求
1.一種雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，包括多媒體客戶端、轉(zhuǎn)發(fā)器、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心以及課堂管理服務(wù)中心，其特征在于，多媒體客戶端，是系統(tǒng)的最終用戶端，轉(zhuǎn)發(fā)器是介于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面局域網(wǎng)之間的多媒體數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)多媒體數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各多媒體客戶端之間的傳輸，分為內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器與外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器兩類，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心位于衛(wèi)星主站服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)器，課堂管理服務(wù)中心由一組Web Service構(gòu)成，是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，四個(gè)部分共同形成視音頻課堂，數(shù)據(jù)課堂以及課堂管理三大功能，多媒體客戶端分布在各個(gè)衛(wèi)星小站所在地，位于一個(gè)地方的所有多媒體客戶端通過地面以太網(wǎng)連接到內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器通過地面專線與設(shè)置在本地衛(wèi)星小站機(jī)器上的外聯(lián)服務(wù)器相連，位于各個(gè)衛(wèi)星小站的所有的外聯(lián)服務(wù)器以及位于衛(wèi)星主站服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心通過雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，同時(shí)課堂管理服務(wù)中心也位于衛(wèi)星主站服務(wù)器上，任何一個(gè)多媒體客戶端都可以連接到衛(wèi)星主站服務(wù)器上的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心與課堂管理服務(wù)中心，從而四個(gè)部分形成了一個(gè)緊密的整體，呈現(xiàn)出分層次星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建在TCP/IP協(xié)議及NET Framework之上，多媒體客戶端與課堂管理中心服務(wù)器之間采用http連接協(xié)議，進(jìn)行控制信息的交互，多媒體客戶端與內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器、內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器與外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器之間，外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心之間采用UDP協(xié)議連接，進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)的交互，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)集中控制，松耦合的總體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，多媒體客戶端基于Web方式，無需在最終用戶處安裝客戶端，用戶通過瀏覽器參與系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)的操作，教師和學(xué)生用戶通過單擊頁面中的鏈接訪問課堂，管理員通過Web管理用戶及課堂資源，因此，按登陸的用戶身份多媒體客戶端可分為教師客戶端，學(xué)生客戶端以及管理員客戶端三種，多媒體客戶端包括三個(gè)部分權(quán)限控制模塊，視音頻課堂模塊和數(shù)據(jù)課堂模塊(1)權(quán)限控制模塊與課堂管理服務(wù)中心進(jìn)行狀態(tài)、控制信息的交互，根據(jù)交互結(jié)果對(duì)客戶端的視音頻課堂模塊與數(shù)據(jù)課堂模塊的多媒體數(shù)據(jù)交互權(quán)限進(jìn)行控制和管理，另外權(quán)限控制模塊還負(fù)責(zé)更新在客戶端顯示的用戶列表；(2)視音頻課堂模塊，負(fù)責(zé)接收、解碼視音頻數(shù)據(jù)并在本地回放或者編碼、發(fā)送從本地視音頻設(shè)備中采集到的視音頻數(shù)據(jù)，課堂中所有客戶端的視音頻課堂模塊通過轉(zhuǎn)發(fā)器相連構(gòu)成一個(gè)完整的視音頻課堂，處于課堂中的任一客戶端在課堂進(jìn)行的任何時(shí)候至多接收兩方的視音頻，其中一方是教師客戶端的視音頻，貫穿課堂始終，另外一方是與教師視音頻交互的焦點(diǎn)學(xué)生客戶端的視音頻，根據(jù)教師與學(xué)生交互的需要在課堂中或出現(xiàn)或消失，焦點(diǎn)學(xué)生視音頻數(shù)據(jù)的來源則根據(jù)權(quán)限控制模塊的交互權(quán)限指令來確定，在課堂進(jìn)行中會(huì)根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要做出改變；(3)數(shù)據(jù)課堂模塊，該功能模塊包括兩部分共享屏幕與共享白板，位于教師客戶端的數(shù)據(jù)課堂模塊負(fù)責(zé)捕捉本地教師機(jī)屏幕圖像及白板數(shù)據(jù)，并進(jìn)行壓縮、通過轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送給課堂中學(xué)生端的數(shù)據(jù)課堂模塊，它還接收焦點(diǎn)學(xué)生客戶端在共享屏幕及共享白板上進(jìn)行交互的多媒體數(shù)據(jù)并將其還原迭加在本地屏幕和白板上，位于學(xué)生客戶端的數(shù)據(jù)課堂模塊解壓接收到的教師機(jī)的屏幕圖像及白板數(shù)據(jù)并在本地重畫，在重畫的圖像上迭加接收到的焦點(diǎn)學(xué)生端的多媒體交互數(shù)據(jù)，課堂中所有客戶端的數(shù)據(jù)課堂模塊通過轉(zhuǎn)發(fā)器相連構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)課堂，通過共享屏幕模塊學(xué)生客戶端能夠共享教師客戶端的屏幕，得到授權(quán)的焦點(diǎn)學(xué)生端還可以操作教師端的屏幕，通過完全協(xié)同的共享白板工具，教師與授權(quán)的焦點(diǎn)學(xué)生可通過白板協(xié)同討論問題。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，多媒體客戶端按其連接網(wǎng)絡(luò)的方式可分為單播客戶端和組播客戶端兩類，學(xué)生客戶端以組播方式與本地局域網(wǎng)的內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器相連，教師客戶端通過地面專線以單播方式與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心直接相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，轉(zhuǎn)發(fā)器，分為內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器與外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器兩類，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器位于地面局域網(wǎng)服務(wù)器，而外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器位于對(duì)應(yīng)衛(wèi)星小站的服務(wù)器，它們之間通過地面專線進(jìn)行連接，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)將本地客戶端發(fā)送的多媒體數(shù)據(jù)在本地局域網(wǎng)組播，并將其單播發(fā)送給相應(yīng)的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器；或者單播接收外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送來的多媒體數(shù)據(jù)在本地局域網(wǎng)組播，各個(gè)衛(wèi)星小站與衛(wèi)星主站構(gòu)成一個(gè)對(duì)衛(wèi)星用戶透明的組播網(wǎng)絡(luò)，所有位于衛(wèi)星小站與主站的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器形成一個(gè)支持組播方式的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)將單播接收到的多媒體數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組播發(fā)送給其他外聯(lián)服務(wù)器，將組播接收到的多媒體數(shù)據(jù)通過地面專線單播發(fā)送給相應(yīng)的內(nèi)聯(lián)服務(wù)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心，是一個(gè)特殊的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，它位于衛(wèi)星主站服務(wù)器上，在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中具有較大的出口帶寬，是系統(tǒng)中多媒體數(shù)據(jù)最大的集散中心，系統(tǒng)中教師客戶端發(fā)送的視音頻、屏幕及白板等多媒體數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量比較大，必須通過位于主站服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心下行組播到各個(gè)小站服務(wù)器上的外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心支持單播客戶端的連接，允許教師客戶端通過地面專線直接單播連接到轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心也能組播接收從各小站外聯(lián)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)過來的多媒體數(shù)據(jù)，并將其單播發(fā)送給相關(guān)的教師客戶端，完成實(shí)時(shí)交互。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，采用IP組播技術(shù)，存在兩種組播網(wǎng)絡(luò)，分別是由轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心與各小站的外聯(lián)服務(wù)器通過雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)構(gòu)成的衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)，由當(dāng)?shù)氐膶W(xué)生端與內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器通過地面以太網(wǎng)互聯(lián)構(gòu)成的地面組播網(wǎng)絡(luò)，通過組播與單播混合的傳輸方式實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)與地面局域網(wǎng)組播網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，據(jù)此轉(zhuǎn)發(fā)器和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心采用兩種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式(1)單播 組播；(2)組播 組播轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器及轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心通過與課堂服務(wù)中心的交互動(dòng)態(tài)創(chuàng)建多個(gè)活動(dòng)的課堂，每個(gè)課堂有一個(gè)組播地址，六個(gè)組播端口和三個(gè)單播轉(zhuǎn)發(fā)端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，課堂管理服務(wù)中心，由一組Web Service構(gòu)成，后臺(tái)有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器支撐，它是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，多媒體客戶端，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，外聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器通過http請(qǐng)求與課堂管理服務(wù)中心進(jìn)行交互，課堂管理服務(wù)中心通過http響應(yīng)獲得整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前最全面最完整地信息，課堂管理服務(wù)中心為有限的課堂資源提供管理，既可新建課堂，也可對(duì)既定課堂進(jìn)行跟蹤，還可對(duì)系統(tǒng)中所有的用戶進(jìn)行權(quán)限管理，此外，通過新增或修改Web Service進(jìn)一步擴(kuò)展課堂管理中心功能。
全文摘要
一種雙向衛(wèi)星多媒體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，包括多媒體客戶端、轉(zhuǎn)發(fā)器、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心、課堂管理服務(wù)中心，四部分形成視音頻課堂，數(shù)據(jù)課堂和課堂管理三大功能，多媒體客戶端分布在各個(gè)衛(wèi)星小站所在地，位于一個(gè)地方的多媒體客戶端通過地面以太網(wǎng)連接到內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器通過地面專線與設(shè)置在本地衛(wèi)星小站機(jī)器上的外聯(lián)服務(wù)器相連，位于衛(wèi)星小站的外聯(lián)服務(wù)器以及位于衛(wèi)星主站服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心通過雙向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)連接，課堂服務(wù)中心位于衛(wèi)星主站服務(wù)器上，多媒體客戶端連接衛(wèi)星主站服務(wù)器上的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中心與課堂管理服務(wù)中心。本發(fā)明不受地域限制，實(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r(shí)交互，成本低，構(gòu)建簡(jiǎn)單靈活。
文檔編號(hào)G09B5/08GK1472713SQ0311698
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者申瑞民, 江濟(jì), 王加俊, 肖任重, 高毅 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)