面向?qū)ο蟾刹烤W(wǎng)絡(luò)教育平臺設(shè)計及實現(xiàn)

1、面向?qū)ο蟾刹烤W(wǎng)絡(luò)教育平臺設(shè)計及實現(xiàn)【摘要】文章在'以用戶為中心”的理念指導下，在分析 用戶需求和學習特性的基礎(chǔ)上，以構(gòu)建符合干部網(wǎng)絡(luò)學習的 模式為主線，選用flash media system為流媒體解決方 案，構(gòu)建干部網(wǎng)絡(luò)教育平臺。平臺集中了多渠道的網(wǎng)絡(luò)教育 資源，進行資源編碼、web內(nèi)容管理等預處理后通過點播、 直播提供給平臺用戶，并采用內(nèi)容分發(fā)和負載均衡技術(shù)將平 臺繼續(xù)延伸。分角色設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)學習流程以及在網(wǎng)絡(luò)學習支 持服務特別是資源檢索、評價與推送機制上的初步應用都使 用戶獲得良好的網(wǎng)絡(luò)學習體驗。今后平臺還需在學習者與資 源、與管理者的互動機制上做進一步研究?！娟P(guān)鍵詞】面向?qū)ο螅?/p>

2、流媒體；flv內(nèi)容分發(fā)；網(wǎng)絡(luò)學習支持【中圖分類號】g40 057【文獻標識碼】a【論文 編號】1009-8097 (2012) 12-0107-05一、前言干部網(wǎng)絡(luò)教育是適應網(wǎng)絡(luò)時代干部教育現(xiàn)代化、信息化 發(fā)展要求的新型培訓方式，能夠有效突破傳統(tǒng)教育的時空局 限，實現(xiàn)干部教育的常態(tài)化和多樣化。全國農(nóng)村黨員干部學 習平臺、黨校系統(tǒng)遠程教育平臺、干部學習網(wǎng)等層出不窮， 圖、文、聲、像并茂的多媒體學習資源撲面而來，學員在欣 喜網(wǎng)絡(luò)學習平臺建成的同時，也在埋怨平臺上教育資源的單 調(diào)匱乏、網(wǎng)絡(luò)學習體驗不好、學習支持服務不足。干部網(wǎng)絡(luò) 教育的對象不同于一般的在校學生，學習對象的年齡梯度較 大，信息技術(shù)的運

3、用能力參差不齊，學習上既有個人業(yè)務能 力提升也有人事部門統(tǒng)一組織的需求，因此干部網(wǎng)絡(luò)教育平 臺的構(gòu)建除了要借鑒現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)學習平臺的技術(shù)和模式外，重 點是以干部為對象突出自己的特色。當前，全國各地已先后建立了一些干部網(wǎng)絡(luò)教育的平 臺。"上海干部在線學習城”是我國最大的省市級別干部在 線學習網(wǎng)站，其“學習中心”模塊通過教育超市、互動天地、 在線考場、學習銀行、網(wǎng)上辦班、教管中心等在網(wǎng)上實現(xiàn)教、 學、考、管全過程管理?！霸颇鲜「刹吭诰€學習學院”除了 提供完善的學習、考核功能外，還推出了適于移動學習的手 機平臺。"浙江領(lǐng)導干部網(wǎng)絡(luò)學院”提供了大量的視頻點播 資源，并且享受中國移動無線

4、書城的所有圖書?！吧綎|干部 學習網(wǎng)”課程資源涉及11個板塊，能夠滿足不同層級、不 同行業(yè)、不同類別干部的共性和個性需求。上述四個平臺在 全國干部網(wǎng)絡(luò)教育中具有較大影響力，為當?shù)氐母刹拷逃?訓工作提供強有力的技術(shù)支持。但是總結(jié)發(fā)現(xiàn)存在以下問 題。1、學習模式較單一這些平臺都采用實名注冊管理制，這樣可以對學員的學 習內(nèi)容、時間以及日志等進行記錄、分析，適合于人事部門 組織的統(tǒng)一培訓和學習；而普通游客用戶無法使用各點播資 源，資源利用的廣度和深度上不足。2、學習資源以點播為主當前的網(wǎng)絡(luò)學習資源大多存儲在本地服務器，并以點播 的形式提供給學員，即使一些重要的會議現(xiàn)場、課堂教學也 是先錄播后點播，網(wǎng)絡(luò)

5、直播手段的缺失，導致重要信息及資 源的滯后，在學習資源實時性上不足。3、學習支持服務不足大部分平臺都提供了學習、考核、管理的功能，實現(xiàn)了 完整的在線學習流程。但是在基于資源內(nèi)容的分析上還不突 出，對學員學習特征的跟蹤上不夠完善，沒有形成面向?qū)ο?的個性化學習資源推送。4、技術(shù)平臺通用性差音視頻作為主要的學習資源形式，要經(jīng)過特殊的壓縮編 碼，才能以流媒體的形式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。各平臺采用的流媒 體方案不同，對客戶端插件的要求也不同，學員的體驗效果 就存在差異。如“山東干部學習網(wǎng)”要求客戶端播放器為 windows media player,瀏覽器為ie7. 0,操作系統(tǒng)為 windows xp,技術(shù)

6、平臺的局限性顯然打擊了學員的學習熱 情。本文在堅持“以用戶為中心”的現(xiàn)代教育教學理念下， 通過對干部學員的學習需求和特點進行分析，以網(wǎng)絡(luò)學習模 式的構(gòu)建為主線，借鑒優(yōu)秀的平臺技術(shù)和管理經(jīng)驗，提出建 設(shè)面向?qū)ο蟮母刹烤W(wǎng)絡(luò)教育平臺。平臺選用flash media system流媒體解決方案，客戶端無需做特定配置，通過瀏覽 器即可實現(xiàn)點播、直播，從操作流程、學習資源、網(wǎng)絡(luò)速度 等方面提供良好的用戶學習體驗。干部網(wǎng)絡(luò)教育平臺的建設(shè) 不僅是課堂教學的有利補充，也使得個性化自主學習成為現(xiàn) 實，在探索新型教學模式及課堂教學改革方面具有積極意 義。二、面向?qū)ο蟮母刹烤W(wǎng)絡(luò)教育平臺設(shè)計1、網(wǎng)絡(luò)學習流程的設(shè)計根據(jù)對

7、干部在線學習現(xiàn)狀的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)主要有兩大 類對象：具有明確學習任務的對象和尋找感興趣內(nèi)容的對 象。各地人事部門會定期組織干部進行有目標的網(wǎng)絡(luò)學習， 他們通常具有明確的學習內(nèi)容、學習要求，平臺要對該類用 戶提供跟蹤管理機制，需要該類用戶進行基本信息的注冊， 每次學習時要登錄到平臺中，我們稱之為”注冊用戶”。除 此之外，還有一些黨員干部沒有明確的學習任務，只是在平 臺上尋找各種資源以提升個人工作能力，他們對感興趣的資 源會分配較多的學習時間，我們稱之為“游客用戶”。這兩 類用戶學習的任務不同，我們提供的管理策略也不同，自然 網(wǎng)絡(luò)學習的流程就不同，如圖lo對于注冊用戶，平臺在其注冊時記錄他們的學歷

8、、專業(yè)、 職務、崗位、培訓期數(shù)、興趣等信息，用戶登錄后平臺根據(jù) 注冊信息自動推送學習資源。用戶可以從推送的資源中進行 選擇性學習，平臺會記錄學習內(nèi)容、資源使用時間、使用次 數(shù)等過程信息，如果在推送資源中未發(fā)現(xiàn)學習目標，平臺會 提供全文檢索功能，根據(jù)關(guān)鍵詞檢索到目標學習資源。在學 習過程中，每個資源還提供評價功能，用戶可進行打分及資 源評價。平臺收集學習過程信息、資源使用信息、資源評價 信息，建立針對性的數(shù)據(jù)模型，通過有效的數(shù)據(jù)分析手段對 資源進行屬性和權(quán)重標志，優(yōu)化個性化學習資源推送的結(jié) 果。對于游客用戶，用戶可以在平臺首頁的“最新資源分類 推薦”、“精品資源分類推薦”中尋找自己感興趣的內(nèi)容，

9、 如果未發(fā)現(xiàn)目標，可以使用資源檢索功能進行簡單的主題檢 索，對感興趣的資源進行學習。平臺通過cookies信息記錄 資源使用的時間和次數(shù)，這將影響到“精品資源分類推薦'， 中的資源排序。 2、平臺總體架構(gòu)我們以服務應用為目的，以業(yè)務流程為內(nèi)容，以技術(shù)支 撐為手段，設(shè)計干部網(wǎng)絡(luò)教育平臺的總體架構(gòu)（如圖2）,架 構(gòu)以分層、分模塊的形式為我們說明每個層面需要做的工 作。對學習對象和學習流程進行分析的基礎(chǔ)上，以何種手段 呈現(xiàn)我們提供的學習資源是平臺建設(shè)需重點關(guān)注的問題。視 頻點播與網(wǎng)絡(luò)直播是當前干部網(wǎng)絡(luò)學習的主要手段，我們設(shè) 計平臺中的點播資源以優(yōu)化的資源分類目錄樹結(jié)構(gòu)形式呈 現(xiàn)，這樣用戶可以

10、根據(jù)需求點播自己感興趣的資源，而會議、 報告、活動等現(xiàn)場實況通過網(wǎng)絡(luò)直播的形式傳輸出來，以便 于不在現(xiàn)場的用戶能夠及時了解活動內(nèi)容。三、流媒體關(guān)鍵技術(shù)分析在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳輸媒體流，需要解決從音視頻源的編碼 /解碼、存儲，到網(wǎng)絡(luò)端的媒體服務、媒體流傳輸，到用戶 端的播放等一系列問題。目前，主流的流媒體服務器有：微 軟的 windows media server, real networks 公司的 helixserver, quicktime 公司的 quicktime server 和 adobe公司的flashmedia server （簡稱fms）,其比較分析 如表lo1、音視頻源編碼/解碼

11、從流的角度來講，流媒體技術(shù)要求音視頻壓縮不僅是高 效的，還必須是碼率可調(diào)整的，即音視頻數(shù)據(jù)只壓縮一次， 但可以多個幀率、空間分辨率或視頻質(zhì)量進行解碼，這樣數(shù) 據(jù)在進行傳輸時就能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化進行一定的調(diào)整， 從而使一個碼率可調(diào)整的碼流支持所有用戶。mpeg是運動圖像壓縮算法的國際標準，通過減少運動圖 像中的冗余信息達到壓縮目的。mpeg-4是以多媒體應用為主要目標，采用基于內(nèi)容的可精細擴展壓縮編碼方法，在交互 性、帶寬自適應性、抗誤碼性、高效壓縮等方面具有很大優(yōu) 勢，mpeg-4既提供了 dvd級的圖像質(zhì)量，文件又大大減小, 適合于網(wǎng)絡(luò)視頻的傳輸與應用。h. 264是由jvt組織提出的下一

12、代視頻壓縮編碼標準,同mpeg-4 -樣，h.264也是基于塊的混合編碼，但它采用了 一些技術(shù)改進，如通過幀間預測和運動補償消除時域冗余， 經(jīng)過變換編碼消除頻域冗余等，這些技術(shù)大大提高了編碼性 能，其壓縮效率是mepg-4的2倍左右。h. 264因其高壓縮性 和高可靠性已成為網(wǎng)絡(luò)流媒體普遍采用的格式。2、媒體流傳輸?shù)馁|(zhì)量控制流式文件網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量直接影響著整個流媒體應用 系統(tǒng)，它不同于傳統(tǒng)的tcp技術(shù)，有專用的傳輸協(xié)議系統(tǒng)。(1) 實時傳輸協(xié)議rtprtp通常是在一對一或者一對多的情況下傳輸數(shù)據(jù)流， 根據(jù)時間信息實現(xiàn)流的同步。rtp與http、ftp不同，后兩 者可完整地下載整個流媒體文件，而

13、rtp是以恒定的速率在 網(wǎng)絡(luò)上傳輸，客戶端按照這種速度接收數(shù)據(jù)，當媒體畫面播 放過后，一般不可以再回退重復播放。(2) 實時流協(xié)議rtsprtsp協(xié)議是一個應用層協(xié)議，主要用于控制實時數(shù)據(jù)的 發(fā)送，其本身并不傳輸數(shù)據(jù)，必須依賴于下層傳輸協(xié)議rtp、 tcp或udp等。rtsp與rtp最大的區(qū)別在于rtsp是雙向?qū)?時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，允許客戶端向服務器端發(fā)送請求，提供諸 如播放、暫停、快進等多個交互式操作。(3) 媒體服務器協(xié)議mmsmms協(xié)議是微軟公司定義的用來訪問及接收windows media服務器中asf文件的協(xié)議，廣泛用于microsoft media的流媒體服務器。mms會話使用tcp

14、連接發(fā)送和接受 媒體控制命令，使用udp或tcp連接分流數(shù)據(jù)。(4) 實時消息傳輸協(xié)議rtmprtmp協(xié)議是建立在tcp協(xié)議或者輪詢http協(xié)議之上， 是一種專門在客戶端和服務器端高效傳輸視頻、音頻和數(shù)據(jù) 的一種tcp / ip協(xié)議。rtmp協(xié)議就像一個用來裝數(shù)據(jù)包的容 器，這些數(shù)據(jù)可以是swf格式的數(shù)據(jù)，也可以是flv中的音 視頻數(shù)據(jù)。在流媒體傳輸協(xié)議領(lǐng)域，開放的http、rtp、rtsp和rtmp 協(xié)議族是跨平臺的唯一選擇，mms協(xié)議顯然不具備跨平臺的 能力。因此，目前一般采用rtmp協(xié)議來傳輸控制信息，用 rtp、rtsp等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸實時流媒體數(shù)據(jù)。3、客戶端播放方式通過表1中的客戶端

15、播放方式的比較分析可以看出，前 3種技術(shù)具有明顯的排他性，特別是客戶端播放器要選擇專 有軟件，這不僅會造成資源浪費、系統(tǒng)冗余，同時由于多個 播放器的兼容問題還可能造成程序沖突，影響整個系統(tǒng)的穩(wěn) 定性。而 fms 采用的是 flash player, flash player 是 世界上使用最廣泛的軟件平臺，覆蓋超過所有互聯(lián)網(wǎng)終端的 98%,并且能夠跨操作系統(tǒng)和瀏覽器運行，解決了其他流媒 體系統(tǒng)挑選播放器的問題。flv視頻具有壓縮率高、文件體 積小、加載速度快的特點，在保證圖像質(zhì)量的前提下，對服 務器負載和網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力較小，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸和觀看；除此 之外，一般flv包在swf player的殼里

16、，可以很好地保護 原始地址，使得用戶不容易下載，起到保護版權(quán)的目的。縱觀對關(guān)鍵技術(shù)的分析可以看出，flash media system在媒體編碼壓縮算法、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議以及客戶端播放 程序的選擇方面能夠真正做到跨平臺、跨媒體，具有更好的 通用性。根據(jù)本平臺視頻服務即時性和用戶多樣性的需求， 選用flashmedia system作為流媒體解決方案。四、基于fms的干部網(wǎng)絡(luò)教育平臺實現(xiàn)如圖2中“業(yè)務平臺”所包含內(nèi)容。首先，平臺要進行 內(nèi)容節(jié)目源的采集，包括點播內(nèi)容和直播信息：其次，對采 集到的資源進行加工處理，形成完整的資源頁面：再次，這 些資源頁面推送或分發(fā)到用戶端供用戶學習；最后，在用戶 學習

17、過程中提供全文檢索、資源評價及資源推送等支持服 務。1、音視頻資源采集干部網(wǎng)絡(luò)教育平臺上用于點播的音視頻資源來源渠道 主要有：一是購買的時評、講座、報告等音像資料，這類資 源大多存儲在vcd或dvd光盤上；二是錄制的中央黨校遠程 課程，以mpg文件存儲在本地磁盤上：三是我校錄制的精品 課程，以avi文件存儲在本地。.mpg、. avi、. vob等文件體 積較大，不適合在窄帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸，需要在不影響視頻清晰 度的情況下，轉(zhuǎn)換成適合窄帶傳輸?shù)牧髅襟w格式。本平臺采 用的flv壓縮編碼是在joboshare video converter基礎(chǔ) 上二次開發(fā)的，能夠支持主流視頻格式間的自由轉(zhuǎn)換，相關(guān) 參

18、數(shù)如表2。平臺中的“視頻庫”模塊，實現(xiàn)對音視頻資源的采集管理。上傳本地存儲的mpg、avi文件，選擇上 傳文件的發(fā)布點并編輯文件基本信息，系統(tǒng)會自動調(diào)用flv 壓縮編碼程序進行轉(zhuǎn)碼工作，轉(zhuǎn)碼完成后將生成的flv文件 存儲在發(fā)布點下，音視頻資源庫中相應記錄文件的名稱、大 小、播放長度、創(chuàng)建時間等信息，這樣就完成了音視頻資源 的采集工作。平臺通過“自動直播存儲模塊”實現(xiàn)電視直播、錄播及 課堂直播。我們架設(shè)采集工作站并配置osprey高性能音視 頻采集卡，在采集有線電視信號的同時進行編碼處理，將模 擬信號轉(zhuǎn)換為h. 264視頻流存儲到本地或輸出。目前已接入 中央綜合、中文國際等8路電視信號，接入禮堂

19、、學術(shù)交流 中心、多媒體教室等4路課堂信號，相關(guān)參數(shù)如表3。除此以外，平臺對于同一音視頻節(jié)目源，提供多種采集 壓縮策略，可設(shè)置 64k-128k. 128k-256k. 300k、500k 等 不同碼流。這樣，用戶在學習或收看節(jié)目時，平臺會根據(jù)用 戶的實際帶寬情況自動選擇適合的碼流進行播放，對不同接 入環(huán)境的用戶都具有良好的適應性。2、內(nèi)容管理系統(tǒng)"視頻庫”里存儲了大量的音視頻資源，這些資源要以 有意義的方式提供給用戶，還需經(jīng)內(nèi)容管理系統(tǒng)的加工制 作。內(nèi)容管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對各種非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化資源 的采集、管理、利用及傳遞，并將這些內(nèi)容有機地集成到結(jié) 構(gòu)化數(shù)據(jù)的智能環(huán)境。視頻點播、

20、網(wǎng)絡(luò)直播內(nèi)容都需要通過 網(wǎng)站頁面的方式進行資源推送，內(nèi)容管理系統(tǒng)在應用視圖上 接收信息發(fā)布的輸入，將文字、圖片、視頻、音頻、flash 等存儲在數(shù)據(jù)庫或物理文件中，而頁面的設(shè)計存儲在模板 里，通過將內(nèi)容與設(shè)計分離的方式實現(xiàn)對資源的靈活管理。平臺通過“模板管理”實現(xiàn)對不同級別頁面的設(shè)計管 理，如：主頁面、資源目錄頁、資源詳情頁等使用不同的頁 面模板，美工人員可以隨時根據(jù)需要設(shè)計并發(fā)布各類頁面模 板。采編人員利用“稿件庫”進行寫稿，選擇要發(fā)布的資源, 并標記資源的標題、時間、主講人、摘要、稿圖、來源、關(guān) 聯(lián)稿件等描述信息，選擇使用的頁面模板，稿件編輯完成后, 內(nèi)容管理系統(tǒng)利用組件以及基于消息的頁面

21、生成機制生成 靜態(tài)資源頁面。這樣在頁面上加載的音視頻資源及其屬性信 息以整體有意義的形式傳達出來。按照角色分配機制進行內(nèi)容管理，使得平臺采編人員只 需專注于資源的整合及資源的發(fā)布，美工人員只需從事專業(yè) 的頁面設(shè)計工作，管理人員則統(tǒng)籌系統(tǒng)搭建和站點運行工 作，這種分工負責機制不僅能夠建立有效的業(yè)務流程，而且 使得建設(shè)者有精力關(guān)注于資源內(nèi)容本身。3、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)與負載均衡傳統(tǒng)的client / server部署模式，是由服務器根據(jù)用 戶的請求向用戶發(fā)送其請求的媒體內(nèi)容。這里，干部網(wǎng)絡(luò)教 育平臺要滿足不同層次不同地域用戶的訪問需求，客戶端數(shù) 目及訪問量較大，中心服務器會出現(xiàn)帶寬瓶頸、單點故障、 可擴

22、展性差等問題，因此必須探索新的部署模式。內(nèi)容分發(fā) 網(wǎng)絡(luò) cdnt (content delivery network),是在接近用戶 的業(yè)務提供點設(shè)立若干內(nèi)容服務器，采用智能化策略將用戶 需要訪問的內(nèi)容及時推送到距離用戶最近、服務質(zhì)量最好的 節(jié)點，在各分支內(nèi)容服務器間實施流量負載均衡，可有效解 決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大等原因造成的用戶訪問響 應速度慢的問題。平臺部署如圖3,利用虛擬化存儲平臺(vmware esx) 和西校區(qū)服務器設(shè)備，構(gòu)建內(nèi)容分發(fā)節(jié)點的流媒體緩存服務 器，當流媒體系統(tǒng)有多個并發(fā)用戶時，根據(jù)內(nèi)容分發(fā)策略， 系統(tǒng)自動將遠端用戶分發(fā)到邊緣節(jié)點上，由流媒體緩存服務 器提供流媒體

23、訪問。這種基于集中式服務的部署模式能夠加 速流媒體分發(fā)，實現(xiàn)直播、點播等業(yè)務，也是當前廣播電視 運營商提供流媒體業(yè)務分發(fā)和傳送的主要渠道。本平臺將云 計算與內(nèi)容分發(fā)技術(shù)相結(jié)合，可以優(yōu)化資源及服務提供的效 果，提升干部網(wǎng)絡(luò)教育平臺運行水平。4、網(wǎng)絡(luò)學習支持在干部網(wǎng)絡(luò)教育中，內(nèi)容資源的開發(fā)為網(wǎng)絡(luò)學習準備了 條件，而學習支持服務才是網(wǎng)絡(luò)學習順利發(fā)生和有效達標的 根本保證，因此，建立完善的網(wǎng)絡(luò)學習支持服務系統(tǒng)才是平 臺得以推廣和應用的根本所在。(1) 站內(nèi)檢索管理在平臺首頁及目錄頁中呈現(xiàn)的資源畢竟是有限的，要從 海量的學習資源中找到我們感興趣的，必須借助資源檢索工 具。利用平臺存儲的資源標題、關(guān)鍵字、主講人、專業(yè)、時 間、內(nèi)容等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，進行基于數(shù)據(jù)庫的站內(nèi)檢索。通過 web檢索入口，平臺提供