衛星遠程教育在“一帶一路”的應用

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一、背景與需求分析

“一帶一路”倡議在2013年提出，目標是實現中國與有關國家的政策溝通、設施聯通、貿易暢通、資金融通和民心相通，打造利益共同體和命運共同體?！耙粠б宦贰背h涵蓋中亞、南亞、西亞、東南亞以及中東歐等地區。目前“一帶一路”沿線多個國家教育水平尚不發達，遠程教育應用不夠廣泛，推廣基于空間傳輸手段的遠程教育系統不僅建設周期快，并且覆蓋范圍廣，可以迅速實現中國與“一帶一路”國家間資源共享，滿足這些國家教育普及的需求，規避地面網絡條件帶來的限制。遠程教育是指通過音頻、視頻（直播或錄像）以及包括實時和非實時在內的計算機技術把課程傳送到校園外的教育。它是一種跨學校、跨地區的教育體制和教學模式，它的特點是師生分離，資源豐富，學習的場所和形式靈活多變，信息的傳輸方式多種多樣。遠程教育的發展經歷函授遠程教育、廣播電視遠程教育和現代遠程教育三個階段。現代遠程教育不斷發展，可基于衛星廣播通信、無線移動通信、計算機網絡、計算機多媒體以及虛擬技術等多種技術融合，構建多元化的遠程學習網絡，滿足終身學習的需求。目前中國國內遠程教育已廣泛應用于高等教育、繼續教育、職業培訓等多個領域，在中國偏遠地區也可以利用廣播電視接收教育節目，受眾范圍較廣，具有廣泛的應用基礎。中國空間技術發展已有50多年的歷史，目前共有120多顆衛星在軌運行，其中通信衛星已經基本實現“一帶一路”區域的覆蓋，并具備提供服務的能力。以東南亞國家聯盟（以下簡稱“東盟”）地區為例，應用于衛星通信的中國衛星資源包括中星11號衛星、中星12號衛星以及鑫諾5號衛星等多顆衛星，并且部分東盟國家已發射自己的衛星，如老撾通信衛星等，為衛星遠程教育的示范推廣提供了便利條件。在“一帶一路”國家中推廣衛星遠程教育系統，一方面可以為當各國民眾提供遠程學習、交互平臺，提高教育普及范圍，促進當地人才培養；另一方面通過國與國之間的教育資源共享，促進“一帶一路”各國間的文化交流。

二、系統建設與推廣構想

衛星遠程教育系統是利用衛星傳輸遠程教育資源。衛星傳輸有兩種方式，一種是衛星雙向通信，另一種是衛星單向廣播。雙向傳輸前向可采用DVB-S/S2標準，回傳采用DVB-RCS標準，可提供與地面網絡相同的使用效果，實現互動，但是受衛星帶寬限制，可同時接入的人數較少；單向廣播可采用DVB-S/S2標準，提供遠程教育資源的播發，不支持交互。因此對于地面網絡建設不發達的地區，利用單雙向結合的衛星傳輸手段建設遠程教育系統，不僅覆蓋范圍廣，且能夠支持遠程交互。遠程教育系統可根據不同的教育需求選用不同的軟件平臺，如針對繼續教育、職業培訓以及高等教育等自主性較強的教育形式，可采用大規模開放在線課程（MOOCs）平臺，提供在線學習、互動交流功能；針對基礎教育可根據教育特點定制中小學遠程教育平臺，除在線學習、互動交流等功能外，也包含在線授課、教務管理等功能；針對知識宣傳普及、掃盲等教育需求，可采用數據廣播、pushVOD等電視廣播系統，用戶可通過電視收看。以東盟地區為例，上述衛星遠程教育系統可在文化、教育和衛生科技等領域開展示范推廣，用以普及衛生知識，均衡教育資源，并通過各國之間遠程教育系統的互聯互通，實現知識共享，促進文化交流?？紤]到各國文化差異，衛星遠程教育系統建設可以國家為單元，在各國建立獨立的遠程教育系統，滿足其國內遠程學習需求，并通過地面網絡實現各國知識共享，另外考慮到中國的遠程教育發展較早，資源豐富，可在中國建設資源共享中心，將中國文化、教育和衛生等領域相關教育資源向東盟各國提供，進一步促進中國與各國間的文化交流。具體構想如下。該系統以國為單位，在各國各建設一套遠程教育中心，各國遠程教育中心可通過地面網絡實現互聯互通，并在中國建設一套遠程教育資源共享中心，與各國互聯。其中各國遠程教育中心可采用主中心和多個分中心相結合的形式，實現遠程教育的全國覆蓋。以老撾為例，遠程教育主中心可以部署在老撾首都，結合老撾現有的衛星地面廣播通信系統開展遠程教育資源的播發，老撾遠程教育分中心可部署在具備一定地面網絡的城市，便于利用當地地面網絡提供在線學習，衛星終端可部署在網絡不發達地區以及地面網絡無法覆蓋的區域，根據地域的分布，合理分配單向和雙向終端的數量。

三、系統設計

1.系統拓撲設計

該系統中各國的遠程教育中心可采用衛星雙向通信、衛星單向廣播以及地面網絡相結合的方式實現資源傳輸，既利用衛星網絡覆蓋范圍廣的特點，又利用地面網絡相結合的手段規避其帶寬不足的問題。各國遠程教育主中心以及中國遠程教育資源共享中心通過地面網絡互聯。

2.系統組成設計

中國資源共享中心、各國遠程教育主中心、分中心以及用戶終端的組成設計如圖2所示。具體組成描述如下。1）遠程教育主中心：部署在各國首都或其他教育資源豐富的城市，將教育資源通過衛星廣播和衛星通信手段向終端播發，同時支持地面網絡接入，提高受教育群體覆蓋范圍。主中心包含1套遠程教育系統、1套視頻會議系統、1套衛星甚小口徑終端（VSAT）通信主站、1套衛星直播到戶（DTH）廣播主站以及1個或多個遠程直播教室。2）資源共享中心：部署在中國，實現中國與東盟國家之間教育資源的共享，包含1套視頻會議系統、1套資源數據系統以及1套教材制作系統，提供教材制作、資源管理以及與其他各國遠程交互的功能。3）各國遠程教育分中心：可部署在各國具有一定地面網絡條件的城市，可以接收主中心分發的遠程教育資源，在分中心遠程教育系統中展現，通過地面網絡向當地用戶提供資源分發服務，需包括1套遠程教育系統、1套視頻會議系統、1套衛星雙向VSAT通信端站（配大口徑天線，提供更高的傳輸速率）、1個或多個多媒體教室等配置。4）終端用戶：衛星單向和雙向終端可根據需求部署在地面網絡覆蓋不發達地區，供個人用戶和集體用戶使用，單收終端數量不限，雙向接收終端需結合衛星帶寬資源計算配置。

3.終端模式及應用場景

在上述衛星遠程教育系統中，終端接入形式多樣，具體如下。單收天線+機頂盒+電視：衛星單向接收天線連接機頂盒，通過電視收看遠程教育資源；單收天線+接收卡+電腦：將接收卡連接在計算機上，通過衛星接收天線接收遠程教育資源，存儲在計算機上，可以反復學習；單收天線+接收卡+多媒體教室：將接收卡連接在多媒體教室內一臺計算機上，通過衛星接收天線接收遠程教育資源，存儲在計算機上，在局域網內分發；雙向天線+衛星Modem+電腦：通過衛星雙向天線訪問主站或區域中心站的遠程教育資源（根據該用戶所在區域，在通信鏈路中配置），進行在線學習，雙向互動；雙向天線+衛星Modem+多媒體教室：通過衛星雙向天線訪問主站或區域中心站的遠程教育資源，再通過多媒體教室軟件向集體用戶分發學習，可與中心進行互動；地面網絡+電腦/Pad/手機：通過地面網絡訪問主中心或區域分中心的遠程教育資源，進行在線學習，雙向互動；地面網絡+多媒體教室：通過地面網絡訪問主中心或區域分中心的遠程教育資源，多媒體教室通過配備攝像設備實現與中心的互動視頻教學。

四、結論

本文基于“一帶一路”沿線國家遠程教育的需求和可行性分析，以東盟地區為例，提出了衛星遠程教育系統的建設構想，并進行了系統拓撲設計、組成設計以及終端使用模式設計。系統采用衛星雙向通信網絡、衛星單向廣播網絡以及地面網絡相結合的傳輸手段，針對不同類型教育需求提供不同類型遠程教育平臺，采用不同類型終端適應個人用戶和集體用戶的使用需求。通過衛星遠程教育系統的建設，可為各國網絡不發達地區和偏遠地區提供遠程教學基礎設施，改善教學環境，實現國內優勢教學資源的共享，為提升當地基礎教育、職業教育以及高等教育等類型的遠程教育水平創造條件。同時，系統可支持各國之間的資源共享，包括與中國教育資源的共享，根據需要選擇分享的資源，通過這種方式可以促進各國間的文化交流，并能在“一帶一路”沿線國家間復制推廣。

作者:尹俊 張磊 單位:航天恒星科技有限公司