以纯软件实现真正的视频、音频、课件共享互动电子教学

一、互视远程教育的背景
    知识经济的时代需要人们不断的学习新的知识、技能，才能跟上时代的步伐。学习必须转变成一个伴随每个人一生的过程。互视远程教育既突破了传统“面授”教学的局限，又突破了电视教学的单向教学方式。为求知者提供了时间分散、资源共享、地域广阔、交互式的教学新方式，因而广受人们观注。

   在发达国家，远程教育的主体是高等教育、成人教育、继续教育和职业技术教育。在美国就有5000万成人在学习，但传统大学只能提供1500万个学习机会，这大大刺激了开放性的网络大学在美国的迅速发展。在过去5年中，美国的网络大学增加到300多所，约有80所大学允许通过网络远程学习获得学位。与信息技术发达的国家相比，目前国内的网络教育仍处在起步阶段，随着国内越来越多的机构开展远程教育，大力加强远程教育的课程建设已成为迫切需要。

    中国政府确立了未来3年现代远程教育框架：以多媒体计算机技术为核心的教育技术在学校的普及和应用；校园网络的普及和应用，利用网上资源提高教学质量；开办现代远程教育，建设并提供大量的网络资源，不断满足社会日益增长的自身教育需求。 传统的远程教育(Distance Education or Distance Learning)是任何一种师生分离的,不能面对面组织的教学。从远程教育的定义可以看出它有下列三方面的内涵:学生与教师的分离，学生与学生的分离，利用传播媒体和传输系统组织教学。

    而互视远程教育系统是建立在现代传媒技术基础上的多媒体应用系统，它通过现代的通信网络将教师的图象、声音和电子教案传送给学生，也可以将学生的图象、声音回送给教师，学生与学生之间的交流，完全融合了这种分离。用双向的视频、音频模拟出学校教育的授课方式；同时还可以利用现有的网络条件建立虚拟的班级，加强学生之间的交流。这种互动教学属于全球性的教学革命。

二、互视远程教育的优势
    对于学生：无论您身处何方，无论在深夜或是严冬、无论您的基础好坏、无论您的进度快慢，您都可以获得同样好的教材和同样优秀的老师。这就是理想中的“全世界同一大课堂”的利用互联网络的教学方式。但要真正实现这种理想仍需进行多方面的实验与尝试，形成一套稳定有效的教学方法，达到网上的教学资源的积累（题库、评测），才能为学生带来最大的学习效果。
    对于教师：您可以在任何地方（自己的家庭内、学校内）向全球学生进行即时教学，免除长途奔波带来的疲劳，无须往返授课。同时也具有更强的安全性。

    传统的基于课本（文本资料）、少量的实验的方式的课堂式教学是线性的。这种方式本质上是把立体的、交叉的、综合的知识体系用一个线形的模型来描述、传递、感知，进而从新再在学习者中构重新建立体的、交叉的、综合的知识体系。这种知识的传递方式显而易见是低效率、不完善的。一种可能的方式应该是立体的、非线形的多种体验的，基于超连接、多媒体的教材。

    概括地说，互视远程教育的优势在于它突破了时空限制，增加了学习机会，有利于扩大教学规模、提高教学质量、降低教学成本。学习者可以在自己方便的时间，适合的地点，按照自己需要的速度和方式,运用更加丰富的教学资源来进行学习。因此，从发展的眼光看，互视远程教育会成为学校教育的补充和扩展，同时会促进学校的教育改革。

    鉴于互视远程教育的深远意义，教育部制定了《面向21世纪教育振兴行动计划》，把现代远程教育工程作为重点工程之一，并提出了发展我国现代远程教育的16字指导方针：统筹规划，需求推动，扩大开放，提高质量。

三、总体方案的原则与思路

    传统的学校教育和现存的远程教育已经不能满足广大求学者的需求，互视远程教育由此产生。
对于远程电视的讲解，人们也越来越不满足于只是收看老师在屏幕上单向的讲解自认为的难题和重点，他们更希望的是老师能听到对自己所关注的问题与难点。人们希望能与老师交流自己的意见，也非常乐意听到除了老师以外其他同学的见解。

    现在愿意去进行知识培训的人是越来越多，这种培训在很多地方早已经深入了高校的业余生活中。但是，现代人的生活紧凑性会使有多少人愿意每天花大把的时间浪费在去学校的路上？
现在有许多学校由于基建饱和、校舍的不足而租用其它地方的教室用以教学，无形地提高了教学经费。这些费用能否省出？

    蓝动公司开发的LT-NMQ互视远程教育平台就是为了解决以上矛盾，实现上述目标的产品。因此，本互视远程教育平台对远程教育在实用性上有了需求与解决的交叉点。

四、LT-NMQ互视远程教育系统组成及对系统的要求
    LT-NMQ互视远程教育服务器及管理平台介绍
    LT-NMQ互视远程教育服务器及管理平台承担着将类似于学员认证功能的平台，它用于LT-NMQ客户端相互之间连接和学员与教师之间连接。不用担忧的是：所有的视频、音频数据是不通过服务器进行相互连接的。对服务器不产生大量的数据交换及负担。
    LT-NMQ有两种运作模式：实时模式和非实时模式。
    ・实时模式：是老师在控制端进行讲课，通过LT-NMQ的视频播放窗口接收数据，并且可以通过使用LT-NMQ系统并行新兴双向即时语音提问，达到互动效果。
    ・非实时模式：是通过LT-ADV视频广播服务器，管理员需通过视频编辑软件将需要播放的如学术演讲等内容事先制作成流媒体文件放置在视频服务器当中。当终端客户LT-NMQ登录服务器时，自动后台下载视频广播并播放。当未启动视频广播服务器时，学员客户端将自动播放本机的视频文件。此外，视频广播功能还可作为学校传宣、培训、广播等有效媒体。
    管理平台担负着学校虚拟系、专业、班级教室的建立和学员的收费、资格管理。

   LT-NMQ互视远程教育服务器组成
    ・LT-NMQ互视远程教育应用服务器
    ・LT-ADV远程视频广播服务器
    ・LT-NMQ-2远程登陆服务器
    ・LT-NMQ用户数据库
    ・LT-NMQ服务器端软硬加密系统
    ・服务器端运行环境
    NMQ服务器端软件环境要求：运行在常用的主流操作系统Windows 2000 Server之中并要拥有固定的IP地址，远程登陆服务器端运行在Windows 2000 Server之中并要拥有固定的IP地址，数据库系统采用MS-SQL Server 2000。
    NMQ服务器端硬件环境要求：P-III 1G以上，512M内存，2个40G硬盘（热备份），10/100M网卡。

    对网络环境的要求
    ・为了使LT-NMQ视频系统能保证一个良好的视、音频效果，每条单路的视频带宽应保证在18kbps以上音频带宽在8Kbps以上，也就是说，每两个点进行视、音频通讯的话至少需要52kbps，加上其它控制数据的传输，正常流畅的通讯需要56 kbps左右。（这里的带宽为实际带宽，一般来说拨号上网在42kbps、ISDN的1B通讯只能达到48kbps，2B能达到96kbps左右）
    ・如果客户端仅用于双方的通信，则双方只需2B-ISDN即可，推荐双方使用ADSL拨号上网可获得更加理想的效果。
    ・由于视、音频数据按UDP协议进行通信，而且可以跨网关传输，因此，在接收端应避免使用防火墙或使用带硬件防火墙的路由器。因为防火墙在一般情况下是会屏蔽进入的UDP数据包。

五、LT-NMQ用户端软件概述
    NMQ为学校提供了一整套适用于语音、数据、视频、浏览共享、黑板共享的视频教育解决方案，使师生之间可以在网络的虚拟教室中更加快速准确的交流和沟通。同时采用支持音频、视频和数据传送的LAN技术使得合理配备的的NMQ系统能够同时实现接入内部网和互联网。并且远程教学使老师与学生之间有一个实时的不仅只闻其声，而且还见其人的面对面的交流过程。客户端配置不需要太高，只需要配上摄像头和麦克风，接入网络便可以实现。

    NMQ功能介绍
    ・LT NMQ视频教育系统，可以实现创建临时和固定教室的灵活管理。
    您可以视频浏览教室中参加与会的人员列表，自由选择显示会话人员的视频打开、缩放或关闭。并且可以根据个人需要自由屏蔽教室中人员的音频或者视频。
    ・老师和学生也可以利用黑板功能，让其网上交流更加生动，具体和贴切，真正获得课堂授课的逼真效果。
    ・ 实现共享浏览，主持人可以控制共享网页，让所有与会人员都可以看到此网页。
    ・本系统通过嵌入网页的形式，显示用户列表，可以实现灵活的用户管理功能。
    ・ NMQ界面概述
    各个教师及学员通过NMQ认证登陆界面，输入正确的用户ID和密码，选择相应的服务器地址，然后点击登陆按钮，就会进入两个窗口界面
    NMQ主界面窗口
NMQ主界面窗口含有四个浮动窗口：当用户成功登陆以后，默认情况下进入了“用户列表”窗口，其它四个浮动窗口分别为：共享白板、共享浏览、个人浏览、讨论室。您可以随意点击其中任何一个浮动窗口，转到相关页面进行操作。
    教室列表窗口
    教室列表窗口中的教室类型分为两大类：一类为固定教室，另外为临时教室，其中标有“*”的为临时教室。如若看到教室名称旁边加有锁标记，则说明该教室加锁，进入时必须要输入密码。每个教室后面都标明了该教室限制进入的最大人数以及当前教室总人数，当两者相等时，则表示该教室已经坐满，则不能够再进入该教室
列表下方有几个按钮分别为：创建、刷新、进入、退出按钮。您可以相应对其进行操作。当进入某个教室后，就会弹出一个当前教室中学员列表窗口界面，各个学员上都有音视频显示图标、静音控制器以及语音显示条。并且还可以看到各个成员的视频略缩图。
   ・ 当前教室成员视频列表
    当进入某个教室后，就会弹出一个当前教室中成员视频列表窗口界面，这里将会根据对方网络速度的快慢，陆续显示该教室所有成员的视频略缩图。该图是低清晰度、低分辨率的，主要目的是大致了解对方的基本情况。列表上还写明了每个成员的名称，每个成员都有对应的音视频显示图标、静音控制按钮以及语音显示条。
    ・创建教室
    教师可以创建临时教室，输入教室名称，以及创建教室说明，如若要对该教室加锁，则输入该教室上锁密码，密码确认后，便完成了创建临时教室过程，学员经过缴费、认证等过程后获取相应密码进入教室。
    ・视、音频通信
    NMQ支持教室中所有人员之间即时的视频图像交流，即使没有视频设备，也可以接收和查看视频图像，图象可以放大或缩小。参加教室学习的人员，有时候为了提高网络传输的质量，可以屏蔽教室部分人员的视频传输以保障音频的正常接收。
    ・使用共享黑板
    教师在黑板上进行教学时，所有教室学员均可以看见。黑板也允许教室中的每个人同时绘制图形并且键入文本，您可以添加白板页、画图形、键入文本以及可以随意移动对象，并且可以擦除对象。
    ・共享浏览和个人浏览
    共享浏览
    共享浏览能够实现教师强行使所有学员浏览该网页，网页内容可由教师制作成各种浏览效果（包括动画）存放在本地目录或FTP远程。该教室中的其他人员都必须接受该网页，并且实现自动浏览。
    个人浏览
    每一个用户都可以根据自己的爱好，自己浏览的网站而不影响他人的操作。
    ・讨论室
    教室中的每个人都可以在讨论室中给同一教室中的所有人或者同一个人进行文字讨论以补充视、音频交流。
    ・使用留言
    NMQ留言功能允许您可以给任何在线或不在线的注册用户发送文字信息。可创建无数教室或解散；

    NMQ实现方式
    以纯软件的方式，在现有的视、音频技术上实现多点(N)用户对多点(M)用户的实时视频、语音、文字、多媒体文件传输。

    NMQ用户端软件运行环境
    软件环境：NMQ用户端要求运行在常用的主流操作系统之上，包括：Windows 98、Windows Me、Windows 2000 Professional Windows XP。
    最低硬件要求：Celeron 450/P-II 400/AMD 500以上CPU，64M以上内存，显卡内存要求8M以上、双工声卡、配备蓝动公司的NMQ套装产品（USB接口的PC 摄像头、耳机麦克风、用户端软件等）。
    推荐硬件要注：Celeron II-800/P-III 800以上CPU，128M内存，显存16M以上，全双工声卡、配备蓝动公司的NMQ套装产品（USB接口的PC 摄像头、耳机麦克风、用户端软件等）。

    NMQ用户端技术指标
    音频：在任何情况下，不低于电话效果，延时小于70ms
    视频，在带宽为56K情况下，视频维持2-5fps，绝无马赛克现象
    在带宽为128K情况下，视频达到10-15fps左右，绝无马赛克现象
    在局域网或带宽足够的情况下（如ADSL），视频达到15-25fps左右，绝无马赛克现象

六、LT-NMQ互视远程教育的效率

    使用效率
    方案的实施，最重要的是效率，而效率体现在系统的技术上速度上是否能满足互视远程教育的需求。
    速度是影响着交流的最主要因数之一，对于视频图像来说，如果每秒的速度在小于5fps时，就会开始感觉到有延时感，而当每秒传输的图像在10fps时，在感觉上就比较的流畅了。因此，转输的速率应保持在8fps以上（传文件时会影响速率）。因为在正常交流的情况下LT-NMQ单向占用的带宽在26kbps左右（双向在52kbps左右），因此，只要网络能保持一定的带宽就能很好的进行交流。（在带宽变窄的情况下，fps可能会受到影响）。为了得到更好、更高的效果，特别是在进行文件传输时需要更高的带宽。
    为了保证投资者能在现有的网络基础上使用视频系统，LT-NMQ自主开发的核心技术提供的网络流量需求之低可以说在业界是属于领先地位。蓝动公司的产品任何情况下使用当对语音传输的优先保证了对信息交流的完整性。而且在极低的带宽下（33.6kbps）仍能提供视频和音频信息。

    连接效率
连接效率一直是视频系统的一大瓶颈。提供更快、更稳定的连接效率是蓝动公司所开发产品的一贯追求。方便的连接方式是使使用者掌握产品使用方法，提高连接效率的最大优势，它摈弃了其它类似于Poly Com、Netmeeting中必须知道对方IP地址才能进行呼叫连接的弊病。因为IP地址对于专业人士来说并没有什么，但是对于一般人群来说还是相当陌生的。LT-NMQ系统通过点击对方名称直接呼叫进行连接，直接、大方、美观，由于屏蔽了IP地址，这样，不仅对于用户来说人性化十足，而且在安全上也有了一定的保证。