CN107293170A - 一种教育教学适用的无线网络管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线数据传输技术领域，尤其是一种教育教学适用的无线网络管理系统，包括点播服务器、存储服务器、局域网路由、以太网路由、以太网交换设备、控制终端、摄录终端、显示屏和家长终端，点播服务器连接存储服务器并经公网路由接入互联网，存储服务器连接以太网路由，以太网路由连接控制终端并与摄录终端无线连接，以太网交换设备通过下行以太网接口无线连接显示屏，上行WAN接口连接以太网路由，控制终端安装于教师办公桌，摄录终端、显示屏安装于学生课桌。本发明结构设计合理，学生动态实时通过公网供家长点播，教室内通过无线路由实现内网组播转单播，视频信号清晰稳定，有助于学生自律及互相监督，减轻逆反心理，提高教学质量。

Description

一种教育教学适用的无线网络管理系统
技术领域
本发明涉及无线数据传输技术领域，尤其是一种教育教学适用的无线网络管理系统。
背景技术
随着现代化教学系统在各学校的不断推进，传统方式已经不适应现代化教育的需要，集多功能教室系统、多媒体教学系统、演播系统于一体的新型现代化教育体系在教育行业得到了日益广泛的运用，为了使同学们更好地遵守课堂纪律，现在大多数的教学系统都是采用摄像头和监测摄像机，并通过传输装置将这些信息传送到家长和教师的接收端，使家长和教师时刻能够观察同学们的动态，这种方式过于极端，可能还会使问题越发严重，而且还会使青少年产生逆反心理、厌学心理，不能从根本上解决学生不认真听课的问题。
公告号为C民205123930U的一种教育技术管理系统，提供了一种在学生课桌上安装摄像头、麦克风和显示屏的思路，在达到上述实时监控目的的同时，通过显示屏让学生看到自己的状态，从而减轻逆反心理，可以确定能达到一定的效果，但仍然存在缺陷：一、整套装置仅能提供基本的视频传输、播放功能，教师可以一对多地观察所有学生的状态，但学生仅能看到自己的动态而看不到其他同学的状态，达不到互相监督的目的；二、网络结构简单，如果采用网线连接每个学生及教师端的设备，布线工作具有极大的挑战性，如果采用无线组网方式，必然需要采用组播方式，局域网内的组播风暴且不说，单是组播这种一对多的技术，在客户端数量较大的情况下，视频质量将变得难以接受，卡顿、断流成常态；三、就其显示的技术而言，无法为学生的家长提供实时观看功能。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术缺点提供一种教育教学适用的无线网络管理系统，摄录终端采集到学生的动态视频，经视频点播服务器实时共享给学生家长，通过组播转单播的以太网交换设备解决无线组播信号难题，实现学生自律、互相监督的技术目的。
本发明解决技术问题采用的技术方案为：一种教育教学适用的无线网络管理系统，包括点播服务器、存储服务器、局域网路由、以太网路由、以太网交换设备、控制终端、摄录终端、显示屏和家长终端，所述点播服务器连接存储服务器并经公网路由接入互联网，存储服务器经局域网路由连接以太网路由，以太网路由连接控制终端并经无线信号与摄录终端连接为数据链路，所述以太网交换设备上设有下行以太网接口、上行WAN接口，上行WAN接口连接以太网路由，下行以太网接口经无线信号与显示屏连接为数据链路，所述控制终端包括监视器和控制开关，所述摄录终端包括摄像头和拾音器，所述控制终端安装在教师的办公桌上，所述摄录终端、显示屏安装在学生课桌上。摄录终端通过摄像头采集动态图像、通过拾音器采集声音，经无线网络传输至以太网路由，以太网交换设备从下行以太网接口接收到IGMP的join数据包，接收从上行WAN接口传输来的以太网路由的组播包，分析处理后将组播信包转换为单播包，确保无线数据的高质量传输，将清晰的视频显示在显示屏上，由于IGMP的join数据包中包括学生指定的视频编号（可通过学生编号进行对应），所以学生可以随时点播其他同学的视频动态；以太网路由同时将采集到的视频和声音数据经局域网路由传输至存储服务器，点播服务器从存储服务器中读取数据，经公网路由提供至互联网端口，学生家长通过家长终端（包括计算机、手机等）点播、观看视频；教师使用控制终端接入以太网路由，实时观察任意学生动态的同时，可以对学生端的任意摄录终端进行控制。
进一步的，所述存储服务器上安装有存储器和数据库，存储器为磁盘阵列，数据库为关系型数据库。关系型数据库针对学生数量的特点，与学号、姓名等信息一一对应，以适应隐私、保密性的需求，可根据权限管理等方式限定学生的视频观看权限名单；存储器采用磁盘阵列，在降低成本、提高速度的同时，极大地增加了数据存储能力。
进一步的，所述以太网交换设备为基于IGMP协议的组播转单播交换设备，下行以太网接口为无线接口。传统的技术在解决组播信号稳定问题时，是在无线驱动模块进行处理，对所有组播包进行侦测，建立转发表，把组播包转换成单播包，再利用单播包的确认和重传技术减少丢包率，这一技术方案需要无线驱动模块自身的支持，实现复杂、易出问题，转换效率不高，而采用基于IGMP协议的组播转单播技术的交换设备，是通过扩展linux内核brideg模块的IGMP snooping子模块功能，直接将无线组播包转换为单播包后，再送至无线驱动模块处理，提高效率，减少组播丢包率。
进一步的，所述点播服务器为基于流媒体协议的点对点传输视频服务器。流媒体技术是流式播放，能够实现低码率下的高清、稳定传输，采用流媒体协议，对家长进行点对点的数据传输，能有效降低服务器内处理器和内存占用率，降低部署成本。
所述以太网路由为符合802.11b标准、且具备组播功能的无线路由设备。
本发明所具有的有益效果是：本发明结构设计合理，学生动态实时通过公网供家长点播，教室内通过无线路由实现内网组播转单播，视频信号清晰稳定，有助于学生自律及互相监督，减轻逆反心理，提高教学质量，与现有技术相比：
一、解决了无线组播包一对多传输过程中易丢包、易断流的问题；
二、实现了学生通过显示屏自律、互相监督的目的；
三、多个学生端的摄录终端、显示屏与教师端的控制终端组成一个无线以太网，多个无线以太网组成局域网，多个局域网统一接入互联网，存储服务器、点播服务器针对所有局域网的数据进行处理、存储，正符合学校以班级为基本单位、多年级、多校区层级递进的管理关系。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
附图2为本发明的技术原理框图。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2对本发明做以下详细说明。
如图1、图2所示，本发明包括点播服务器1、存储服务器2、局域网路由3、以太网路由4、以太网交换设备5、控制终端6、摄录终端7、显示屏8和家长终端9，所述点播服务器1连接存储服务器2并经公网路由10接入互联网，存储服务器2经局域网路由3连接以太网路由4，以太网路由4连接控制终端6并经无线信号与摄录终端7连接为数据链路，所述以太网交换设备5上设有下行以太网接口5-1、上行WAN接口5-2，上行WAN接口5-2连接以太网路由4，下行以太网接口5-1经无线信号与显示屏8连接为数据链路，所述控制终端6包括监视器6-1和控制开关6-2，所述摄录终端7包括摄像头7-1和拾音器7-2，所述控制终端6安装在教师的办公桌上，所述摄录终端7、显示屏8安装在学生课桌上。摄录终端7通过摄像头7-1采集动态图像、通过拾音器7-2采集声音，经无线网络传输至以太网路由4，以太网交换设备5从下行以太网接口5-1接收到IGMP的join数据包，接收从上行WAN接口5-2传输来的以太网路由4的组播包，分析处理后将组播信包转换为单播包，确保无线数据的高质量传输，将清晰的视频显示在显示屏8上，由于IGMP的join数据包中包括学生指定的视频编号（可通过学生编号进行对应），所以学生可以随时点播其他同学的视频动态；以太网路由5同时将采集到的视频和声音数据经局域网路由3传输至存储服务器2，点播服务器1从存储服务器2中读取数据，经公网路由10提供至互联网端口，学生家长通过家长终端9（包括计算机、手机等）点播、观看视频；教师使用控制终端6接入以太网路由4，实时观察任意学生动态的同时，可以对学生端的任意摄录终端7进行控制。
进一步的，所述存储服务器2上安装有存储器2-1和数据库2-2，存储器2-1为磁盘阵列，数据库2-2为关系型数据库。关系型数据库针对学生数量的特点，与学号、姓名等信息一一对应，以适应隐私、保密性的需求，可根据权限管理等方式限定学生的视频观看权限名单；存储器2-1采用磁盘阵列，在降低成本、提高速度的同时，极大地增加了数据存储能力。
进一步的，所述以太网交换设备5为基于IGMP协议的组播转单播交换设备，下行以太网接口5-1为无线接口。传统的技术在解决组播信号稳定问题时，是在无线驱动模块进行处理，对所有组播包进行侦测，建立转发表，把组播包转换成单播包，再利用单播包的确认和重传技术减少丢包率，这一技术方案需要无线驱动模块自身的支持，实现复杂、易出问题，转换效率不高，而采用基于IGMP协议的组播转单播技术的交换设备，是通过扩展linux内核brideg模块的IGMP snooping子模块功能，直接将无线组播包转换为单播包后，再送至无线驱动模块处理，提高效率，减少组播丢包率。
进一步的，所述点播服务器1为基于流媒体协议的点对点传输视频服务器。流媒体技术是流式播放，能够实现低码率下的高清、稳定传输，采用流媒体协议，对家长进行点对点的数据传输，能有效降低服务器内处理器和内存占用率，降低部署成本。
所述以太网路由4为符合802.11b标准、且具备组播功能的无线路由设备。

Claims (5)

1.一种教育教学适用的无线网络管理系统，包括点播服务器、存储服务器、局域网路由、以太网路由、以太网交换设备、控制终端、摄录终端、显示屏和家长终端，其特征在于：所述点播服务器连接存储服务器并经公网路由接入互联网，存储服务器经局域网路由连接以太网路由，以太网路由连接控制终端并经无线信号与摄录终端连接为数据链路，所述以太网交换设备上设有下行以太网接口、上行WAN接口，上行WAN接口连接以太网路由，下行以太网接口经无线信号与显示屏连接为数据链路，所述控制终端包括监视器和控制开关，所述摄录终端包括摄像头和拾音器，所述控制终端安装在教师的办公桌上，所述摄录终端、显示屏安装在学生课桌上。
2.根据权利要求1所述的一种教育教学适用的无线网络管理系统，其特征在于：所述存储服务器上安装有存储器和数据库，存储器为磁盘阵列，数据库为关系型数据库。
3.根据权利要求1所述的一种教育教学适用的无线网络管理系统，其特征在于：所述以太网交换设备为基于IGMP协议的组播转单播交换设备，下行以太网接口为无线接口。
4.根据权利要求1所述的一种教育教学适用的无线网络管理系统，其特征在于：所述点播服务器为基于流媒体协议的点对点传输视频服务器。
5.根据权利要求1所述的一种教育教学适用的无线网络管理系统，其特征在于：所述以太网路由为符合802.11b标准、且具备组播功能的无线路由设备。
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