[發明專利]一種基于DTN的衛星遠程教育系統及其交互式通信方法

在審

• 申請號: 201410212413.6
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104009985A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 白翔宇;吳承勇;李茹;邢熠;黃艷君;王淑芳;李鋼小
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04N21/643;H04N7/20;H04N21/2381;H04H20/74
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技術領域

本發明涉及的是一種基于DTN(DTN：Delay?Tolerant?Network，延遲容忍網絡)的衛星遠程教育系統及其交互式通信方法。

背景技術

我國幅員遼闊，地區差異大，教育發展不平衡。遠程教育對于促進邊遠地區的教育發展至關重要，是我國非常重視的長期發展戰略。衛星遠程教育充分發揮了廣播優勢，以較低的費用實現廣大區域內大數據量的分發，降低了遠程教育的實施成本，特別適合于地理分布廣、人口密度低、經濟欠發達的地區用來實現教育信息化、分享優質教育資源。現有的衛星遠程教育信息化系統，由資源庫、衛星廣播網絡和終端節點三部分組成。其中資源庫可以存儲于互聯網或局域網上，通常包括數據庫服務器、媒體服務器等，用來實現教育資源的編輯、制作、存儲和管理。終端節點是地理上分散的遠程教育用戶，配置單臺計算機或小型局域網，以視頻、音頻、多媒體課件等信息化方式來提供教學服務。衛星廣播網絡由播發服務器、IPDVB網關、衛星信道和接收端系統組成，任務是將教育資源以IP數據包的形式分發到遠程用戶的計算機上。

衛星遠程教育系統在利用衛星傳輸數據時一般采用IP?over?DVB-S技術。DVB(Digital?Video?Broadcast)是一套完整的、適用于不同媒介的數字電視廣播系統規范，其使用統一的信源編碼方案，對音視頻等信息進行編碼、壓縮、打包形成傳輸流(TS，Transport?Stream)，經過傳輸流復用后，通過衛星、有線電視或地面廣播等不同媒介進行傳輸。其中，DVB-S是衛星數字電視廣播方面的標準。如圖1所示，在教育資源分發時，衛星網絡播發中心的播發服務器訪問資源庫，將資源信息以IP形式打包發送。在經過IPDVB網關處理后，將IP數據包封裝到TS流中。然后，利用衛星信道進行TS流傳輸。衛星地面站的接收系統在收到TS流后，計算機再將其解封裝為IP數據包，提供給終端節點的教學軟件使用。

衛星遠程教育基于IP?over?DVB-S技術，利用衛星的廣播特性，可以實現單點發送數據而多點同時接收數據。這種方法能夠以較高的傳輸速度，向遠端大量用戶發送高質量教育資源，使邊遠地區獲得互聯網上優質的教學內容，實現了教育資源的共享。但是，衛星廣播的單向傳輸特性也存在著局限性。在遠程教育實施過程中，終端用戶對資源的需求體現出了多樣性的特點：中小學校、不同地區學校、民族學校對資源的需求并不相同，且隨時間變化較大，統一推送的教學內容無法滿足其要求，用戶希望能夠根據自己的情況訂閱資源。同時，用戶學習的方式、學習的積極性也受到了單向網絡“灌輸教學”模式的制約。終端用戶希望能夠享受遠程答疑、網上閱卷和作品發布等互聯網遠程教育模式下的服務。這些用戶需求的提出，促使衛星遠程教育系統必須將單向通信改變為雙向，即引入反向回傳通信機制。

由于衛星鏈路是單向的，所以在反向傳輸技術上存在兩種模式，即衛星鏈路(即內交互)模式和外交互模式。

第一種是采用衛星DVB-RCS信道作為反向回傳信道的IP?over?DVB-S/RCS的內交互技術。該技術要求在衛星地面站同時配備衛星數據接收設備和發送設備，即地面站為雙向站。在收發數據時，前向鏈路選用DVB-S，反向鏈路選用DVB-RCS，數據采用IPover?DVB-S/RCS模式通信。這種技術方案成熟，但發送設備和衛星信道租用費用較貴。出于成本的考慮，對于完全不可能建設地面鏈路的地區，如果遠程教育用戶規模較大且分布相對集中，可以考慮采用；但對于邊遠地區的中小學校而言，地理分散、教育經費不足，無法推廣普及。

雙向衛星地面站較高的建設費，對于邊遠地區的學校無法承受。用于反向回傳的衛星DVB-RCS信道，其日常租用費用需要由各個終端用戶(學校)支付。遠程教育應用需要回傳的信息有限，DVB-RCS信道空閑率較高。

第二種是基于PSDN、DSL、GPRS或無線3G網絡等接入技術來形成異構的“外交互”回傳鏈路。該技術要求在衛星地面站配備衛星數據接收設備，并具有互聯網接入功能。在收發數據時，前向鏈路選用DVB-S，而反向鏈路利用已經存在的計算機網絡進行通信，即對于具有網絡接入功能的衛星接收端，可以利用網絡基礎設施接入互聯網運營商，通過Internet將用戶端的請求上傳到衛星播發中心。反向鏈路可以是基于Internet固定接入的運營商專線，如幀中繼、DDN等；可以是根據實際情況建立的撥號上網鏈路，如電話撥號、ADSL；也可以是無線接入網絡，如WiFi、GPRS或3G等技術。對于具備搭建地面鏈路的地區，出于帶寬和成本的考慮，在遠程教育中使用外交互模式也是適合的。