卫星远程教育在“一带一路”的应用

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一、背景与需求分析

“一带一路”倡议在2013年提出，目标是实现中国与有关国家的政策沟通、设施联通、贸易畅通、资金融通和民心相通，打造利益共同体和命运共同体。“一带一路”倡议涵盖中亚、南亚、西亚、东南亚以及中东欧等地区。目前“一带一路”沿线多个国家教育水平尚不发达，远程教育应用不够广泛，推广基于空间传输手段的远程教育系统不仅建设周期快，并且覆盖范围广，可以迅速实现中国与“一带一路”国家间资源共享，满足这些国家教育普及的需求，规避地面网络条件带来的限制。远程教育是指通过音频、视频（直播或录像）以及包括实时和非实时在内的计算机技术把课程传送到校园外的教育。它是一种跨学校、跨地区的教育体制和教学模式，它的特点是师生分离，资源丰富，学习的场所和形式灵活多变，信息的传输方式多种多样。远程教育的发展经历函授远程教育、广播电视远程教育和现代远程教育三个阶段。现代远程教育不断发展，可基于卫星广播通信、无线移动通信、计算机网络、计算机多媒体以及虚拟技术等多种技术融合，构建多元化的远程学习网络，满足终身学习的需求。目前中国国内远程教育已广泛应用于高等教育、继续教育、职业培训等多个领域，在中国偏远地区也可以利用广播电视接收教育节目，受众范围较广，具有广泛的应用基础。中国空间技术发展已有50多年的历史，目前共有120多颗卫星在轨运行，其中通信卫星已经基本实现“一带一路”区域的覆盖，并具备提供服务的能力。以东南亚国家联盟（以下简称“东盟”）地区为例，应用于卫星通信的中国卫星资源包括中星11号卫星、中星12号卫星以及鑫诺5号卫星等多颗卫星，并且部分东盟国家已发射自己的卫星，如老挝通信卫星等，为卫星远程教育的示范推广提供了便利条件。在“一带一路”国家中推广卫星远程教育系统，一方面可以为当各国民众提供远程学习、交互平台，提高教育普及范围，促进当地人才培养；另一方面通过国与国之间的教育资源共享，促进“一带一路”各国间的文化交流。

二、系统建设与推广构想

卫星远程教育系统是利用卫星传输远程教育资源。卫星传输有两种方式，一种是卫星双向通信，另一种是卫星单向广播。双向传输前向可采用DVB-S/S2标准，回传采用DVB-RCS标准，可提供与地面网络相同的使用效果，实现互动，但是受卫星带宽限制，可同时接入的人数较少；单向广播可采用DVB-S/S2标准，提供远程教育资源的播发，不支持交互。因此对于地面网络建设不发达的地区，利用单双向结合的卫星传输手段建设远程教育系统，不仅覆盖范围广，且能够支持远程交互。远程教育系统可根据不同的教育需求选用不同的软件平台，如针对继续教育、职业培训以及高等教育等自主性较强的教育形式，可采用大规模开放在线课程（MOOCs）平台，提供在线学习、互动交流功能；针对基础教育可根据教育特点定制中小学远程教育平台，除在线学习、互动交流等功能外，也包含在线授课、教务管理等功能；针对知识宣传普及、扫盲等教育需求，可采用数据广播、pushVOD等电视广播系统，用户可通过电视收看。以东盟地区为例，上述卫星远程教育系统可在文化、教育和卫生科技等领域开展示范推广，用以普及卫生知识，均衡教育资源，并通过各国之间远程教育系统的互联互通，实现知识共享，促进文化交流。考虑到各国文化差异，卫星远程教育系统建设可以国家为单元，在各国建立独立的远程教育系统，满足其国内远程学习需求，并通过地面网络实现各国知识共享，另外考虑到中国的远程教育发展较早，资源丰富，可在中国建设资源共享中心，将中国文化、教育和卫生等领域相关教育资源向东盟各国提供，进一步促进中国与各国间的文化交流。具体构想如下。该系统以国为单位，在各国各建设一套远程教育中心，各国远程教育中心可通过地面网络实现互联互通，并在中国建设一套远程教育资源共享中心，与各国互联。其中各国远程教育中心可采用主中心和多个分中心相结合的形式，实现远程教育的全国覆盖。以老挝为例，远程教育主中心可以部署在老挝首都，结合老挝现有的卫星地面广播通信系统开展远程教育资源的播发，老挝远程教育分中心可部署在具备一定地面网络的城市，便于利用当地地面网络提供在线学习，卫星终端可部署在网络不发达地区以及地面网络无法覆盖的区域，根据地域的分布，合理分配单向和双向终端的数量。

三、系统设计

1.系统拓扑设计

该系统中各国的远程教育中心可采用卫星双向通信、卫星单向广播以及地面网络相结合的方式实现资源传输，既利用卫星网络覆盖范围广的特点，又利用地面网络相结合的手段规避其带宽不足的问题。各国远程教育主中心以及中国远程教育资源共享中心通过地面网络互联。

2.系统组成设计

中国资源共享中心、各国远程教育主中心、分中心以及用户终端的组成设计如图2所示。具体组成描述如下。1）远程教育主中心：部署在各国首都或其他教育资源丰富的城市，将教育资源通过卫星广播和卫星通信手段向终端播发，同时支持地面网络接入，提高受教育群体覆盖范围。主中心包含1套远程教育系统、1套视频会议系统、1套卫星甚小口径终端（VSAT）通信主站、1套卫星直播到户（DTH）广播主站以及1个或多个远程直播教室。2）资源共享中心：部署在中国，实现中国与东盟国家之间教育资源的共享，包含1套视频会议系统、1套资源数据系统以及1套教材制作系统，提供教材制作、资源管理以及与其他各国远程交互的功能。3）各国远程教育分中心：可部署在各国具有一定地面网络条件的城市，可以接收主中心分发的远程教育资源，在分中心远程教育系统中展现，通过地面网络向当地用户提供资源分发服务，需包括1套远程教育系统、1套视频会议系统、1套卫星双向VSAT通信端站（配大口径天线，提供更高的传输速率）、1个或多个多媒体教室等配置。4）终端用户：卫星单向和双向终端可根据需求部署在地面网络覆盖不发达地区，供个人用户和集体用户使用，单收终端数量不限，双向接收终端需结合卫星带宽资源计算配置。

3.终端模式及应用场景

在上述卫星远程教育系统中，终端接入形式多样，具体如下。单收天线+机顶盒+电视：卫星单向接收天线连接机顶盒，通过电视收看远程教育资源；单收天线+接收卡+电脑：将接收卡连接在计算机上，通过卫星接收天线接收远程教育资源，存储在计算机上，可以反复学习；单收天线+接收卡+多媒体教室：将接收卡连接在多媒体教室内一台计算机上，通过卫星接收天线接收远程教育资源，存储在计算机上，在局域网内分发；双向天线+卫星Modem+电脑：通过卫星双向天线访问主站或区域中心站的远程教育资源（根据该用户所在区域，在通信链路中配置），进行在线学习，双向互动；双向天线+卫星Modem+多媒体教室：通过卫星双向天线访问主站或区域中心站的远程教育资源，再通过多媒体教室软件向集体用户分发学习，可与中心进行互动；地面网络+电脑/Pad/手机：通过地面网络访问主中心或区域分中心的远程教育资源，进行在线学习，双向互动；地面网络+多媒体教室：通过地面网络访问主中心或区域分中心的远程教育资源，多媒体教室通过配备摄像设备实现与中心的互动视频教学。

四、结论

本文基于“一带一路”沿线国家远程教育的需求和可行性分析，以东盟地区为例，提出了卫星远程教育系统的建设构想，并进行了系统拓扑设计、组成设计以及终端使用模式设计。系统采用卫星双向通信网络、卫星单向广播网络以及地面网络相结合的传输手段，针对不同类型教育需求提供不同类型远程教育平台，采用不同类型终端适应个人用户和集体用户的使用需求。通过卫星远程教育系统的建设，可为各国网络不发达地区和偏远地区提供远程教学基础设施，改善教学环境，实现国内优势教学资源的共享，为提升当地基础教育、职业教育以及高等教育等类型的远程教育水平创造条件。同时，系统可支持各国之间的资源共享，包括与中国教育资源的共享，根据需要选择分享的资源，通过这种方式可以促进各国间的文化交流，并能在“一带一路”沿线国家间复制推广。

作者:尹俊 张磊 单位:航天恒星科技有限公司